CN111983314B - 基于偏馈天线模拟目标位置特性的无塔校相方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及航天测控技术领域，具体公开了一种基于偏馈天线模拟目标位置特性的无塔校相方法，包括设备联试或跟踪演练期间，利用满足远场条件的目标信源进行校相，完成后通过偏馈天线发射该频点信号，馈入和、差信号下行链路，记录解调器输出的方位、俯仰角误差电压及其极性；跟踪目标前，通过偏馈天线发射该频点信号，调整移相器和增益控制系数使方位、俯仰角误差电压大小和极性与之前的记录值相等。本发明可以在无塔情况下，在跟踪卫星前快速实现校相功能，精度与标校塔校相相当，校相过程简单。

Description

基于偏馈天线模拟目标位置特性的无塔校相方法
技术领域
本发明涉及航天测控技术领域，特别涉及一种基于偏馈天线模拟目标位置特性的无塔校相方法。
背景技术
目前航天测控系统地面站天线大多采用单脉冲双通道跟踪体制，由于其和、差信号在不同通道内传输，导致了和、差信号相位差随时间漂移的现象，为保证跟踪功能，跟踪卫星前必须对和差通道的相位一致性进行校准，即完成校相过程。传统的校相方法需要建设数十米高的标校塔来辅助完成，相对而言成本很高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于偏馈天线模拟目标位置特性的无塔校相方法，可以在无塔情况下，在跟踪卫星前快速实现校相功能，精度与标校塔校相相当。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种基于偏馈天线模拟目标位置特性的无塔校相方法，包括以下步骤：
步骤S1：设备联试或跟踪演练期间，利用满足远场条件的目标信源进行校相，完成后通过偏馈天线发射该频点信号，馈入和、差信号下行链路，记录解调器输出的方位、俯仰角误差电压及其极性；
步骤S2：跟踪目标前，通过偏馈天线发射该频点信号，调整移相器和增益控制系数使方位、俯仰角误差电压大小和极性与之前的记录值相等。
优选地，在所述步骤S1中，还包括：
第一步：解调器输出方位角误差电压Ua值、俯仰角误差电压Ue值；
第二步：计算K0＝Ua/Ue。
优选地，在所述步骤S2中，还包括：
第一步：通过偏馈馈入下行信号后，解调器输出方位、俯仰角误差电压分别为U＇a、U＇e，调整移相器，使U＇a/U＇e＝K0，且使方位角误差电压U＇a、俯仰角误差电压U＇e分别与之前记录的方位角误差电压U a、俯仰角误差电压Ue值的正、负极性相同；
第二步：调整增益控制，使方位角误差电压U＇a、俯仰角误差电压U＇e分别与之前记录的方位角误差电压U a、俯仰角误差电压Ue值的大小相同。
优选地，所述目标信源包括卫星、信标。
优选地，所述Ua值包括该Ua值的正、负特性；所述Ue值包括该Ue值的正、负特性。
采用上述技术方案，本发明提供的一种基于偏馈天线模拟目标位置特性的无塔校相方法，具有以下有益效果：
1)利用本发明，可以在跟踪目标前快速实现校相功能，精度与传统的有塔校相模式相当。
2)本发明利用偏馈模拟偏离电轴固定方向的目标，只与偏馈安装位置有关，与下行链路设备无关，下行链路设备更换后不影响校相结果。
3)本发明通过简单设置设备状态即可完成校相过程，无需转动天线，无需塔上设备配合，校相过程简单。
附图说明
图1为本发明的校相原理图；
图中，Ua-方位、Ue-俯仰角误差电压。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
如图1所示，在本发明的校相原理图中，该基于偏馈天线模拟目标位置特性的无塔校相方法包括：
第一步：设备联试或跟踪演练期间，利用满足远场条件的目标信源(卫星、信标等)进行校相，记录解调器输出方位角误差电压U a、俯仰角误差电压Ue值，包括该值的正、负特性，计算K0＝Ua/Ue；
第二步：跟踪目标前，通过偏馈馈入下行信号，解调器输出方位、俯仰角误差电压分别为U＇a、U＇e，调整移相器，使U＇a/U＇e＝K0，且使方位角误差电压U＇a、俯仰角误差电压U＇e分别与之前记录的方位角误差电压U a、俯仰角误差电压Ue值的正、负极性相同；
第三步：调整增益控制，使方位角误差电压U＇a、俯仰角误差电压U＇e分别与之前记录的方位角误差电压U a、俯仰角误差电压Ue值的大小相同。
可以理解的，本发明通过下述方案予以实现：
(1)利用满足远场条件的目标信源(卫星、信标等)进行校相，完成后通过偏馈天线发射该频点信号，记录解调器输出的方位、俯仰角误差电压及其极性(正、负)。
(2)跟踪目标前，通过偏馈天线发射该频点信号，调整和、差通道移相器使方位、俯仰角误差电压大小和极性与之前的记录值相等。
可以理解的，本发明利用有偏馈天线模拟空间目标的长期稳定性，实现测控设备的无塔校相功能。经测试，对于9米天线，利用该方法在S波段的校相结果3个月内漂移小于8°，对于18米天线的漂移更小，满足绝大多数测控天线需求。
具体的，本发明在无标校塔的条件下实现双通道跟踪接收机的校相功能。假定偏馈天线是一个偏离主天线电轴某固定方向的信号源，利用偏馈天线发射下行信号，主信道接收信号后解调出角误差电压，该角误差电压的极性和大小与偏馈天线的物理位置特性(物理位置特性：指目标偏离角度及偏离方向)相关且能保持长期稳定。若下行和、差通道对信号产生的相移产生相对变化，则必然从角误差电压得到反映。针对某下行频点信号校相时，利用该角误差电压与偏馈天线物理位置特性的相关性，通过移相器和增益控制的调节，还原该相关关系，即可实现校相功能。本发明适用于和、差信道分离的双通道接收跟踪系统。
可以理解的，本发明设计合理，构造独特，利用本发明，可以在跟踪目标前快速实现校相功能，精度与传统的有塔校相模式相当；本发明利用偏馈模拟偏离电轴固定方向的目标，只与偏馈安装位置有关，与下行链路设备无关，下行链路设备更换后不影响校相结果；本发明通过简单设置设备状态即可完成校相过程，无需转动天线，无需塔上设备配合，校相过程简单。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于偏馈天线模拟目标位置特性的无塔校相方法，其特征在于：该方法基于双通道跟踪接收机实现，该接收机包括偏馈天线、和信号下行链路、差信号下行链路、两个解调器、移相器、增益控制器、90°移相器和发射通道；所述和信号下行链路、差信号下行链路、发射通道均与偏馈天线连接，所述差信号下行链路通过移相器与其中一个解调器连接，该移相器通过90°移相器与另一个解调器连接，所述和信号下行链路与两个解调器均连接，所述增益控制器控制两个解调器输出的电压的增益；
该方法包括以下步骤：
步骤S1：设备联试或跟踪演练期间，利用满足远场条件的目标信源进行校相，完成后通过偏馈天线发射频点信号，馈入和、差信号下行链路，记录解调器输出的方位、俯仰角误差电压及其极性；
步骤S2：跟踪目标前，通过偏馈天线发射该频点信号，调整移相器和增益控制系数使方位、俯仰角误差电压大小和极性与之前的记录值相等。
2.根据权利要求1所述的基于偏馈天线模拟目标位置特性的无塔校相方法，其特征在于：在所述步骤S1中，还包括：
第一步：解调器输出方位角误差电压Ua值、俯仰角误差电压Ue值；
第二步：计算K0＝Ua/Ue。
3.根据权利要求1所述的基于偏馈天线模拟目标位置特性的无塔校相方法，其特征在于：在所述步骤S2中，还包括：
第一步：通过偏馈馈入下行信号后，解调器输出方位、俯仰角误差电压分别为U＇a、U＇e，调整移相器，使U＇a/U＇e＝K0，且使方位角误差电压U＇a、俯仰角误差电压U＇e分别与之前记录的方位角误差电压U a、俯仰角误差电压Ue值的正、负极性相同；
第二步：调整增益控制，使方位角误差电压U＇a、俯仰角误差电压U＇e分别与之前记录的方位角误差电压U a、俯仰角误差电压Ue值的大小相同。
4.根据权利要求1所述的基于偏馈天线模拟目标位置特性的无塔校相方法，其特征在于：所述目标信源包括卫星、信标。
5.根据权利要求2所述的基于偏馈天线模拟目标位置特性的无塔校相方法，其特征在于：所述Ua值包括该Ua值的正、负特性；所述Ue值包括该Ue值的正、负特性。
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