CN106058471A - 低成本高精度ku/ka多频段卫星跟踪控制系统 - Google Patents

低成本高精度ku/ka多频段卫星跟踪控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种低成本高精度ku/ka多频段卫星跟踪控制系统，其包括主反射面、副反射面、ku频段馈电装置、ka频段馈电装置和支撑装置。其采用新的跟踪方式，在保证跟踪精度不变的情况下，减少了馈电网络的数量从而减少了整体结构的体积和重量，节约了成本。

Description

低成本高精度ku/ka多频段卫星跟踪控制系统
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，-低成本高精度kuka双频段卫星跟踪控制系统尤其涉及一种低成本高精度ku/ka多频段卫星跟踪控制系统。
背景技术
有限的频谱资源是卫星通信发展的瓶颈之一。目前,多数商用卫星固定业务使用C波段(4/6GHZ)和KU波段(12/14GHZ)。随着卫星通信业务种类日益繁多,频道资源越来越拥挤且日渐饱和，高频段的卫星通讯业务需求迫切。高频率的频段具有可用带宽宽,干扰少,设备体积小等优点。ka频段卫星通信系统主要是在提供双向多媒体业务方面具有较大优势。
伴随着频率的增高,在保证增益的前提下天线的尺寸变得更小,为天线小型化提供了有利条件。卫星天线发展的目标之一就是小型化与低成本,对于结构简单、体积小、造价便宜的高性能小型化馈源的研究也日渐升温。双频共用或者多频共用天线是卫星通信的一个重要发展方向,多频段共用是扩大通信容量,实现一站多用,即可以使一副天馈系统同时工作于两个或多个卫星通信波段,因此大大降低了地球站的建站费用,尤其是对于大型地球站天线,建站成本降低得更大。
随着多频共用天线的发展，其卫星跟踪控制系统的直接制约着整个地球站设备的体积和成本。
目前常用的高精度多频段卫星跟踪系统大多采用单脉冲跟踪方式。即必须有复杂的高频馈电网络来获得和信号和差信号从而来实现其高精度的跟踪。而高频馈电网络非常复杂，成本也十分高昂，使用复杂的高频馈电网络同时还增加的整体结构的总量和体积。尤其是在ku/ka双频卫星天线中，需要两套独立的高频馈电网络，分别获得ku和差信号及ka和差信号，分别进行跟踪。这样，在双波段的情况下，馈电网络的体积、重量更为增大，成本更高。
本发明在确保获得与单脉冲跟踪方式相近跟踪精度的条件下，大幅度简化了卫星跟踪系统的高频馈电网络，采用了全新的跟踪误差信号提取方式，使系统的馈电网络和跟踪误差获取方式的成本仅为单脉冲跟踪方式的十分之一不到。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本高精度ku/ka多频段卫星通信跟踪控制系统，其采用新的跟踪方式，在保证跟踪精度不变的情况下，减少了馈电网络的数量从而减少了整体结构的体积和重量，节约了成本。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种低成本高精度ku/ka多频段卫星跟踪控制系统，其包括主反射面、副反射面、ku频段馈电装置、ka频段馈电装置和支撑装置。
所述副反射面是频率选择表面。
把Ka馈源系统放置在主反射面的焦点位置，而把Ku馈源系统放置在卡塞格伦天线的焦点位置，以此保证了两个频段天线的指向一致性，支撑装置设置在主反射面的边缘上，通过支撑装置将ka馈源装置支撑在焦点位置。
所述主反射面与副反射面都是Ku与Ka两个波段共用，双频卫星跟踪控制系统的副反射面采用频率选择表面，频率选择表面具有反射Ku波段，同时透射Ka波段信号的功能。
所述ka频段馈电装置包括馈源喇叭、馈电波导、固定座、固定环、振子天线和振子天线激励馈线。四条振子天线激励馈线分别与四个振子天线分别连接在一起，以此获得感应电流。
所述ku频段馈电装置与ka馈源系统类似，也包括馈源喇叭、馈电波导、固定座、固定环、振子天线和振子天线激励馈线。振子天线和振子天线激励馈线均为四条，四条振子天线激励馈线分别与四个振子天线分别连接在一起，以此获得感应电流。
通过控制振子天线的通断从而与馈源喇叭合成不同的倾斜波束，四个振子天线两两工作，从而形成4个倾斜波束，从而实现对空间位置的扫描，由于是电控系统，其工作时间非常短，可以认为是同时的。
振子天线采用贴片天线形式实现。
所述ka频段馈电装置和ku频段馈电装置的安装具体为，固定座固定到固定环上，四个固定座的位置呈对称分布，其中在两个轴向的间距根据主反射面的主天线口径面大小进行调整，一般长距离不小于波长的1.5倍，短距离不大于波长的0.5倍。
固定环固定到馈源喇叭上面，四个固定座与来波极化方向的位置要保持一定的关系。
作为振子天线的四个贴片天线安装到四个固定座上。
通过控制振子天线天线的激励顺序，使振子天线依次激励，实现主天线波束的偏转，形成扫描波束。
四条振子天线激励馈线分别与四个振子天线连接在一起，以此获得感应电流。
四条振子天线激励馈线设置在馈源喇叭外表面。
馈电波导是一个断圆波导，在振子天线的下端，通过固定座固定在固定环上。
所述振子天线包括天线、基片、地孔和焊接孔，天线安装在基片的顶部，地孔和焊接孔设置在基片上，焊接孔是焊接阵子天线和振子天线激励馈线的。
本发明的有益效果:
本发明提供的低成本高精度ku/ka多频段卫星跟踪控制系统，其具有如下优势：第一，不需要单独的跟踪接收机；第二，相当简单的馈源装置；第三，快速电子捕获，系统克服了跟踪运动所产生的影响，保持EIRP的稳定性；第四，由于高数据取样速度，改善了噪声性能；第五，降低了搜寻过程的时间，对机械磨损降低了要求，因此减少了维修时间和成本。
附图说明
图1 ku/ka双频卫星通信系统示意图；
图2馈源装置示意图；
图3振子天线示意图。
1-主反射面1；2-ka的频段馈电装置；3-副反射面；4-ku频段馈电装置；5-支撑装置；6-馈源喇叭；7-固定座；8-固定环；9-振子天线；10-振子天线激励馈线；11-天线；12-基片；13-地孔；14-焊接孔；15-馈电波导。
具体实施方式
本发明提供了一种低成本高精度ku/ka多频段卫星跟踪控制系统，其包括主反射面、副反射面、ku频段馈电装置、ka频段馈电装置和支撑装置。
所述副反射面是频率选择表面。
把Ka馈源系统放置在主反射面的焦点位置，而把Ku馈源系统放置在卡塞格伦天线的焦点位置，以此保证了两个频段天线的指向一致性，支撑装置设置在主反射面的边缘上，通过支撑装置将ka馈源装置支撑在焦点位置。
所述主反射面与副反射面都是Ku与Ka两个波段共用，双频卫星跟踪控制系统的副反射面采用频率选择表面，频率选择表面具有反射Ku波段，同时透射Ka波段信号的功能。
所述ka频段馈电装置包括馈源喇叭、馈电波导、固定座、固定环、振子天线和振子天线激励馈线。四条振子天线激励馈线分别与四个振子天线分别连接在一起，以此获得感应电流。
所述ku频段馈电装置与ka馈源系统类似，也包括馈源喇叭、馈电波导、固定座、固定环、振子天线和振子天线激励馈线。振子天线和振子天线激励馈线均为四条，四条振子天线激励馈线分别与四个振子天线分别连接在一起，以此获得感应电流。
通过控制振子天线的通断从而与馈源喇叭合成不同的倾斜波束，四个振子天线两两工作，从而形成4个倾斜波束，从而实现对空间位置的扫描，由于是电控系统，其工作时间非常短，可以认为是同时的。
振子天线采用贴片天线形式实现。
所述ka频段馈电装置和ku频段馈电装置的安装具体为，固定座固定到固定环上，四个固定座的位置呈对称分布，其中在两个轴向的间距根据主反射面的主天线口径面大小进行调整，一般长距离不小于波长的1.5倍，短距离不大于波长的0.5倍。
固定环固定到馈源喇叭上面，四个固定座与来波极化方向的位置要保持一定的关系。
作为振子天线的四个贴片天线安装到四个固定座上。
通过控制振子天线天线的激励顺序，使振子天线依次激励，实现主天线波束的偏转，形成扫描波束。
四条振子天线激励馈线分别与四个振子天线连接在一起，以此获得感应电流。
馈电波导是一个断圆波导，在振子天线的下端，通过固定座固定在固定环上。
所述振子天线包括天线、基片、地孔和焊接孔，天线安装在基片的顶部，地孔和焊接孔设置在基片上，焊接孔是焊接阵子天线和振子天线激励馈线的。
以下采用实施例和附图来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
如图1所示，本发明提供了一种低成本高精度ku/ka多频段卫星跟踪控制系统，其包括主反射面1、副反射面3、ku频段馈电装置4、ka的频段馈电装置2和支撑装置5，所述副反射面3是频率选择表面。所述ku频段馈电装置4和所述ka频段馈电装置2。支撑装置5设置在主反射面1的边缘上，通过支撑装置1将ka馈源装置2支撑在焦点位置。所述主反射面1与副反射面3都是Ku与Ka两个波段共用，双频卫星跟踪控制系统的副反射面采用频率选择表面，频率选择表面具有反射Ku波段，同时透射Ka波段信号的功能。
如图2所示，所述ka频段馈电装置2和所述ku频段馈电装置4包括馈源喇叭6、馈电波导15、固定座7、固定环8、振子天线9和振子天线激励馈线10。四条振子天线激励馈线10分别与四个振子天线9分别连接在一起，以此获得感应电流。
通过控制振子天线9的通断从而与馈源喇叭1合成不同的倾斜波束，四个振子天线9两两工作，从而形成4个倾斜波束，从而实现对空间位置的扫描，由于是电控系统，其工作时间非常短，可以认为是同时的。振子天线9采用贴片天线形式实现。
所述ka频段馈电装置2和ku频段馈电装置4的安装具体为，固定座7固定到固定环8上，四个固定座4的位置呈对称分布，其中在两个轴向的间距根据主反射面的主天线口径面大小进行调整，一般长距离不小于波长的1.5倍，短距离不大于波长的0.5倍。
固定环8固定到馈源喇叭1上面，四个固定座7与来波极化方向的位置要保持一定的关系。作为振子天线的四个贴片天线9安装到四个固定座7上。通过控制振子天线天线的激励顺序，使振子天线依次激励，实现主天线波束的偏转，形成扫描波束。四条振子天线激励馈线分别与四个振子天线连接在一起，以此获得感应电流。四条振子天线激励馈线设置在馈源喇叭外部，馈电波导是一个断圆波导，在振子天线的下端，通过固定座固定在固定环上。
如图3所示，所述振子天线9包括天线11、基片12、地孔13和焊接孔14，天线11安装在基片12的顶部，地孔13和焊接孔14设置在基片12上。
所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种低成本高精度ku/ka多频段卫星跟踪控制系统，其特征在于：包括主反射面、副反射面、ku频段馈电装置、ka频段馈电装置和支撑装置。
2.如权利要求1所述的低成本高精度ku/ka多频段卫星跟踪控制系统，其特征在于：所述副反射面是频率选择表面。
3.如权利要求1所述的低成本高精度ku/ka多频段卫星跟踪控制系统，其特征在于：把Ka馈源系统放置在主反射面的焦点位置，而把Ku馈源系统放置在卡塞格伦天线的焦点位置，以此保证了两个频段天线的指向一致性，支撑装置设置在主反射面的边缘上，通过支撑装置将ka馈源装置支撑在焦点位置。
4.如权利要求1至3所述的低成本高精度ku/ka多频段卫星跟踪控制系统，其特征在于：所述ka频段馈电装置和所述ku频段馈电装置分别包括馈源喇叭、馈电波导、固定座、固定环、振子天线和振子天线激励馈线。
5.如权利要求1至4所述的低成本高精度ku/ka多频段卫星跟踪控制系统，其特征在于：四条振子天线激励馈线分别与四个振子天线分别连接在一起。
6.如权利要求1至5所述的低成本高精度ku/ka多频段卫星跟踪控制系统，其特征在于：通过控制振子天线的通断从而与馈源喇叭合成不同的倾斜波束，四个振子天线两两工作，从而形成4个倾斜波束。
7.如权利要求1至6所述的低成本高精度ku/ka多频段卫星跟踪控制系统，其特征在于：振子天线采用贴片天线形式实现。
8.如权利要求1至7所述的低成本高精度ku/ka多频段卫星跟踪控制系统，其特征在于：固定座固定到固定环上，四个固定座的位置呈对称分布，其中在两个轴向的间距根据主反射面的主天线口径面大小进行调整，一般长距离不小于波长的1.5倍，短距离不大于波长的0.5倍。
9.如权利要求1至8所述的低成本高精度ku/ka多频段卫星跟踪控制系统，其特征在于：固定环固定到馈源喇叭上面，四个固定座与来波极化方向的位置要保持一定的关系。
10.如权利要求1至9所述的低成本高精度ku/ka多频段卫星跟踪控制系统，其特征在于：所述振子天线包括天线、基片、地孔和焊接孔，天线安装在基片的顶部，地孔和焊接孔设置在基片上。
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