[发明专利]船载卫通站单脉冲跟踪接收机小天线辅助射频校相方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种船载卫通单脉冲跟踪接收机小天线辅助射频校相方法，属于航天测控技术领域。

背景技术

船载卫通站是测量船岸船通信的重要手段，大口径船载卫通天线普遍采用单脉冲跟踪体制。目前单脉冲跟踪接收机校相采用静态预校相方式，基本原理是在码头静态条件下，天线利用目标卫星发射的信标信号，调整指向到接收和信号最大值方向，方位轴（三轴跟踪体制天线为交叉轴）和俯仰轴分别拉偏一定角度，然后调整跟踪接收机相位值与增益值，使跟踪接收机输出交叉、俯仰误差电压比达到正常比值，这样，天线就具有较好的跟踪收敛特性，满足船摇隔离度指标要求。

第三代测量船船载卫通天线已实现静态条件下跟踪接收机自动校相，其原理与手动校相的原理一致。由于信标信号和中心附近场强变化较为平缓，故天线控制计算机系统无法判断出和中心的具体位置。和信号3dB 点处（和中心场强值一半处）场强变化率较大，天线控制计算机系统可判断出具体位置。得到一个方向上两个和信号3dB 点位置后，即可推导出和中心位置。天线指向和中心后，计算机按手动校相过程控制天线，配合跟踪接收机完成校相。

卫通跟踪接收机相位值由天线和差通道相位决定，与卫星星位、信标频率、极化方式、船载卫通站地理位置、低噪声放大器主备情况、环境温度等多种因素有关。卫通站在海上更换天线馈源和差网络器件后，和差通道相位明显变化，需要在海上动态条件下对跟踪接收机重新校相；在任务海域时，天线和差通道相位较码头校相时已发生变化，当跟踪接收机相位值与真实值的差异明显增大时，该变化导致卫通站天伺馈跟分系统跟踪性能的劣化，误差电压收敛缓慢，在跟踪过程中天线将出现“画圈”现象，严重时甚至无法进行跟踪,亦需要重新校相。

此外，由于测量船全球布站，随着我国航天发射任务频度的增加，测量船一次出航多次任务，对卫星转发器资源提出了更高要求，在使用新的卫星资源以前，如需改变天线极化工作方式或跟踪接收机没有对新的卫星信标进行过预先校相，就必须在海上动态条件下对跟踪接收机进行校相。

船载卫通站天线伺服系统在海上动态条件下如果脱开了自跟踪环，天线受船摇影响将失去目标卫星方向，而对星人工校相不确定因素较多，校相精度难以达到稳定跟踪要求。利用在船舶平台安装辅助信号源对跟踪接收机校相受制于测量船甲板面布局限制和卫通天线轴系设计精度要求不高而难以实施。目前，卫通单脉冲跟踪接收机还不能在海上动态情况下实时校相，这给整个岸船通信系统带来极大隐患，严重影响和制约了试验任务的圆满完成。

发明内容                                            

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种船载卫通单脉冲跟踪接收机小天线辅助射频校相方法，它通过在卫通天线主面上加装辅助校相小天线，利用校相信号源模拟卫星信标信号为卫通单脉冲跟踪接收机提供校相参照基准，实现和差支路相位变化量的自动校准，满足船载卫通天线对通信卫星的跟踪要求。

本发明的目的是这样实现的：一种船载卫通单脉冲跟踪接收机小天线辅助射频校相方法，它由以下内容组成：

（1）、选用校相小天线和校相信号源

校相小天线选用角锥喇叭天线、偶极子天线、锥螺旋天线或平面螺旋天线，校相信号源选用微波信号源；

（2）、安装校相小天线和校相信号源

校相小天线安装在卫通天线主面上，校相小天线的馈线连接校相信号源，小天线波束中心对准卫通天线副面，由于小天线偏离卫通天线中心，在卫通天线馈源中同时产生和信号和差信号，可以检测和/差通道相对位移；

（3）、小天线辅助射频校相原理和校相步骤

步骤一、对星校相得到准确的校相值                                                ，相应的和差通道增益为；

步骤二、在对星校相同样的状态下进行小天线校相，此时卫通天线远离目标星，小天线工作，固定卫通天线接收极化角如0o，同时设置方位轴校相值为0o，俯仰轴校相值为90o，则可以得到输出误差电压：

式中：

k——为固定值由AGC参考电压定；

μ——为归一化误差；

——为小天线偏离副面角度；

——为和/差通道相对相移；

——为小天线相对卫通天线的合成误差角；

方位误差电压与俯仰误差电压可以由接收机输出得到，由此可以得到和/差通道增益与和/差通道合成相移如下式：