[发明专利]一种VICTS天线四点式跟踪方法

说明书

本发明属于卫星通信天线技术领域，特别涉及一种VICTS天线四点式跟踪方法，首先对VICTS天线进行方向图测试，得到波束中心根据俯仰角变化的天线远场方向图；然后根据天线远场方向图进行波束建模；最后对采集到的四点电平求差值，并利用波束建模解出目标方向相对于初始波束中心的方位角、俯仰角差值。本发明可以实现对波束中心在任意俯仰角下且目标位置与波束中心角度差小于2°内的卫星进行目标跟踪，提高了VICTS天线跟踪的精度和跟踪效率。

技术领域

本发明属于卫星通信天线技术领域，特别涉及一种VICTS天线四点式跟踪方法。

背景技术

VICTS(可变倾角连续断面节阵列)天线是一种新型低剖面天线，该天线通过各功能层的一维平面旋转，实现波束的方位、俯仰二维扫描和极化角的调整与匹配。天线馈电简单，整机纵向剖面低，具有高增益、波束扫描灵活、高机动性等特点，在卫星移动通信领域具有广阔的应用前景。

卫星动中通天线在载体运动时波束总会偏离目标方向，这时需要跟踪方法将波束调整到卫星的方向。传统步进跟踪方法效率较低，采用天线波束参数的步进方法能够提高跟踪效率。

VICTS天线是通过机械旋转进行波束扫描的，一般的跟踪方法为步进跟踪，这种做法效率低，且在姿态变换较快时容易误跟踪。

发明内容

针对VICTS天线波束形状特殊且随俯仰角变化较大的特点，本发明提供一种VICTS天线改进的四点式跟踪方法，基于对VICTS天线波束建模，建立了VICTS天线四点式跟踪的步进方法，可以实现对波束中心在任意俯仰角下且目标位置与波束中心角度差小于2°内的卫星进行目标跟踪，提高了VICTS天线跟踪的精度和跟踪效率。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

本发明的一种VICTS天线四点式跟踪方法，包含以下步骤：

步骤1，对VICTS天线进行方向图测试，得到波束中心根据俯仰角变化的天线远场方向图；

步骤2，根据步骤1的天线远场方向图进行波束建模；

步骤3，对采集到的四点电平求差值，并利用波束建模解出目标方向相对于初始波束中心的方位角、俯仰角差值。

进一步地，所述步骤2的具体实现过程如下：

对天线远场方向图的天线增益f、俯仰角θ、方位角φ，采用公式(1)进行椭圆抛物面建模，并求出不同波束中心俯仰角下的波束参数a、b；

其中，θ为俯仰角，φ为方位角，f为天线增益。

进一步地，利用最小二乘法求出不同波束中心俯仰角下的波束参数a、b，具体为：

首先由在波束中心方位面上对波束进行建模利用最小二乘法求出不同波束中心俯仰角下的波束参数b；

然后在波束中心俯仰面上对波束进行建模利用最小二乘法求出不同波束中心俯仰角下的波束参数a；

最后将平面模型合成公式(1)验证方差是否在范围内。

进一步地，所述步骤3的具体实现过程如下：

将波束中心转动到四个等增益点的位置，其中四个等增益点为波束中心的方位面和俯仰面内1db波瓣点，采集四个等增益点的接收电平值，并求出其电平差值，根据电平差值利用公式(2)求出目标方向相对于初始波束中心的方向角差值和俯仰角差值；

其中，θ₁为俯仰角差值，φ₁为方位角差值，P_A、P_B、P_C和P_D表示A、B、C、D四个增益点的接收电平值。