CN101510632A - 一种毫米波近场全能标校系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中继卫星通信测控领域的毫米波近场全能标校系统。包括：系统发射机(1)，带有两根金属支杆(2)的大口径面天线(3)，有线标校设备(4)，系统接收机(5)，其中一根金属支杆(2)上设有用于接收标校信号的小型接收喇叭天线(6)，另一根金属支杆(2)上设有用于向系统接收机(5)发射信号的小型发射喇叭天线(7)，所述的接收喇叭天线(6)、发射喇叭天线(7)均通过波导分别与标校设备(4)的信号接收端、信号输出端相连。采用该技术方案的标校系统，不受天气和环境影响、随时可进行标校的毫米波近场全能标校系统，且电平可调，可靠性能高。

Description

一种毫米波近场全能标校系统

技术领域

本发明涉及航天通信测控领域中的一种近场全能标校设备；尤其是中继卫星通信测控领域无塔标校和系统自检的毫米波近场全能标校系统。

背景技术

目前，航天通信测控系统大都采用大口径面天线，其标校和系统自检存在一定的不足，以前为了实现系统自检，通常采用有线和标校塔无线两种方法。有线是在接收前端增加一个定向耦合器，用来馈入测试信号，这种方法不受天气和环境影响，可以准确完成设备标校，缺点是不能检测天线性能，同时，由于在接收前端增加一个定向耦合器，引入一定的插入损耗，这将直接影响系统的接收灵敏度，当频率较低时，这种影响并不明显，但在毫米波段，这种影响是不容忽略的。采用标校塔无线标校方式，能够检测到天线性能，也不会对接收灵敏度产生影响，但是在毫米波段，能够实现远场条件的标校塔必须满足：相距测控地面站40km、地面站天线仰角大于1.6度(即标校塔高度需要1243m)，建筑造价相当昂贵，只好选择距离和高度均有所降低的高山之巅作为准远场，即使这样，条件相当艰苦，受天气和环境影响较大，不能随时完成标校，这将严重影响系统性能。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种不受天气和环境影响、随时可进行标校的毫米波近场全能标校系统，且电平可调，可靠性能高。

为实现上述目的，本发明的毫米波近场全能标校系统，包括：

系统发射机，用于发射标校信号；

带有两根金属支杆的大口径面天线，用于接收系统发射机发射的标校信号；

有线标校设备，用于接收大口径面天线接收的标校信号，并对该信号进行功能处理后，发送给大口径面天线；

系统接收机，其信号输入端与大口径面天线的信号输出端相连，用于接收大口径面天线接收的经标校设备处理后的标校信号，并对该信号进行处理；

其中一根金属支杆上设有用于接收标校信号的小型接收喇叭天线，另一根金属支杆上设有用于向系统接收机发射信号的小型发射喇叭天线，所述的接收喇叭天线、发射喇叭天线均通过波导分别与标校设备的信号接收端、信号输出端相连。

上述的小型接收喇叭天线、小型发射喇叭天线分别通过与金属支杆相连的天线支架定位在金属支杆上。

上述的天线支架套装在金属支杆上，并可在金属支杆上滑动。

小型接收喇叭天线、小型发射喇叭天线均通过一短调整直波导与波导相连。

短调整直波导通过一弯度为60°的E面弯波导与波导相连。

波导为直波导或由直波导与其相连的波导-同轴-波导组合组成。

采用上述技术方案，其效果如下：

1、本发明采用近场无线工作方式，实现包括天线在内的全系统标校和测试，同时不会对接收灵敏度产生影响，提高了设备性能。

2、小型发射喇叭天线通过可在金属支杆上滑动的天线支架定位在支杆上，可通过移动天线支架，并改变调整直波导的长度实现有线标校设备的发射信号在小型发射喇叭天线输出端口电平调整。既可将电平控制在系统接收机灵敏度附近，不至于对系统接收机造成伤害，又将对大口径面天线的影响降到最小；

3、采用收、发信号分开，信号更加稳定；

4、采用的波导-同轴-波导组合由两个波导同轴转换器和一段毫米波电缆组成，实现不规则角度转弯，减轻了波导设计和加工难度，同时实现波导防水，且在毫米波段，由于电缆损耗太大，不能大量使用同轴电缆，采用波导-同轴-波导组合，避免了大量同轴电缆的使用，提高了毫米波设备生存能力；

5、本发明可移动天线支架用防锈铝加工而成，其倾斜角度与小型接收喇叭天线、小型发射喇叭天线的侧面倾斜角度匹配，可以提高天线工作效率，并减少对大口径面天线的影响。

附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作更进一步详细说明：

图1是本发明的结构原理框图；

图2是本发明大口径面天线结构示意图。

具体实施方式

由图1、图2所示可知，本发明的毫米波近场全能标校系统，包括系统发射机1，带有两根金属支杆2的大口径面天线3，有线标校设备4，系统接收机5，在其中一根金属支杆2上设有用于接收标校信号的小型接收喇叭天线6，另一根金属支杆2上设有用于向系统接收机5发射信号的小型发射喇叭天线7，小型接收喇叭天线6、小型发射喇叭天线7分别通过套装在金属支杆2上、并可在金属支杆2上滑动天线支架8定位在金属支杆2上。小型接收喇叭天线6、小型发射喇叭天线7均通过顺次相连的短调整直波导9、弯度为60°的E面弯波导10、直波导11及波导-同轴-波导组合12，与有线标校设备4相连。

应用时，标校设备为原有技术设备，采用中国电子科技集团公司第五十四研究所生产的KRZ型传统标校设备，其由标校接收机、标校终端、标校发射机顺次连接而成，首先利用大口径面天线的副反射面需要金属支杆这一特点，为了保证天线的精度，支杆通常采用空心矩形钢梁加工而成，具有相当高的强度和稳定性，不会因为环境变化或者振动而改变副反射面的相对位置。所以，支杆必须固定到强度较高的天线背加上，这样，就必然在主反射面上留下穿过支杆的矩形孔，而这个矩形孔足够穿过毫米波波导。

根据天线设计，支杆与主反射面的夹角为60°，所以首先加工一根弯度为60°锐角的E面弯波导，将弯波导从天线支杆孔中穿过，天线背面的波导方向弯向天线中心体，然后用各种长波导将其连接到位于中心体内的有线标校设备上，当遇到不规则转弯时，采用一个波导-同轴-波导组合度过。

将60°锐角的E面弯波导的另一端通过一根短调整直波导与固定在可移动天线支架上的小型接收喇叭天线相连。打开系统电源，令系统发射机满功率发射，用频谱仪在中心体内馈线的另一端测试接收电平。当该电平较小不能满足有线标校设备的中强接收电平时，加长调整直波导的长度，使小型接收喇叭天线向场强密度较高的区域移动，即可使标校设备的接收电平增强；反之，当该电平较高超过有线标校设备的中强接收电平时，缩短调整直波导的长度，使小型接收喇叭天线向场强密度较低的区域移动，即可使有线标校设备的接收电平降低，当调整直波导的长度减为最小，接收电平仍然较强时，只要将波导-同轴-波导组合中的电缆长度加长即可。

同理，下行链路电平的调整需要从系统主接收机的输入端口测试。将固定在可移动天线支架上的小型发射喇叭天线通过一根短调整直波导与60°锐角的E面弯波导的另一端相连，位于天线中心体内的另一端与有线标校设备的相连。打开有线标校设备的电源，并使其工作在中强电平，将频谱仪连接到位于天线中心体内的大口径面天线的接收端口，测量其电平。当电平较低时，增加调整直波导的长度；当电平较高时，缩短调整直波导的长度；当电平过高时，只要将波导-同轴-波导组合中的电缆长度加长即可。

调整完发射好接收链路电平，可将系统连接好，进行系统标校。标校过程中的电平精确调整，由有线标校设备本身的电调衰减器实现。

本发明简要工作原理如下：从系统发射机发出的标校信号，通过系统大口径面天线发射出去，其中有部分微弱能量被位于天线支杆上的小型接收喇叭天线接收，通过调整直波导、60°锐角的E面弯波导、长波导，以及波导-同轴-波导组合的传输，到达标校设备的接收机。经过解调，有线标校设备中的的标校终端完成各种标校功能处理，将信号通过标校设备中的发射机发出，再通过长波导、波导-同轴-波导组合、60°锐角的E面弯波导、调整直波导，到小型发射喇叭天线辐射到系统大口径面天线中，再通过系统接收机处理，完成系统标校。

Claims (6)

1、一种毫米波近场全能标校系统，包括：

系统发射机(1)，用于发射标校信号；

带有金属支杆(2)的大口径面天线(3)，用于接收系统发射机(1)发射的标校信号；

有线标校设备(4)，用于接收大口径面天线(3)接收的标校信号，并对该信号进行功能处理后，发送给大口径面天线(3)；

系统接收机(5)，其信号输入端与大口径面天线(3)的信号输出端相连，用于接收大口径面天线(3)接收的经标校设备(4)处理后的标校信号，并对该信号进行处理；

其特征在于：其中一根金属支杆(2)上设有用于接收标校信号的小型接收喇叭天线(6)，另一根金属支杆(2)上设有用于向系统接收机(5)发射信号的小型发射喇叭天线(7)，所述的接收喇叭天线(6)、发射喇叭天线(7)均通过波导分别与标校设备(4)的信号接收端、信号输出端相连。

2、根据权利要求1所述的毫米波近场全能标校系统，其特征在于：所述的小型接收喇叭天线(6)、小型发射喇叭天线(7)分别通过与金属支杆(2)相连的天线支架(8)定位在金属支杆(2)上。

3、根据权利要求2所述的毫米波近场全能标校系统，其特征在于：所述的天线支架(8)套装在金属支杆(2)上，并可在金属支杆(2)上滑动。

4、根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的毫米波近场全能标校系统，其特征在于：所述的小型接收喇叭天线(6)、小型发射喇叭天线(7)均通过一短调整直波导(9)与波导相连。

5、根据权利要求4所述的毫米波近场全能标校系统，其特征在于：所述的短调整直波导(9)通过一弯度为60°的E面弯波导(10)与波导相连。

6、根据权利要求5所述的毫米波近场全能标校系统，其特征在于：所述的波导为直波导(11)或由直波导(11)与其相连的波导-同轴-波导组合(12)组成。

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