[发明专利]卫星测运控系统地面站免校相跟踪系统

说明书

本发明公开的一种卫星测运控系统地面站免校相跟踪系统，旨在提供一种不受外界天气环境影响的免校相跟踪系统。本发明通过下述技术方案实现：天线馈源网络通过和、差链路分别连接两路链路上顺次串联的定向耦合器、低噪声放大器和下变频器，功分器通过等长电缆分别连接和链路定向耦合器、差链路定向耦合器形成连接在线馈源网络与跟踪基带处理单元之间的射频有线闭环校相系统；射频信号产生器产生射频信号，通过天线中心体内置功分器一分为二后分别送至和、差链路低噪声放大器、下变频器，跟踪基带处理单元基于射频有线闭环计算出相对相位和灵敏度系数，对地面站跟踪和链路、差链路间相对相位和相对增益进行有效监测，实现多个频段卫星的免校相跟踪。

技术领域

本发明涉及一种主要应用于卫星测运控系统地面站的监测跟踪链路相对相位和灵敏度系数变化的系统，主要针对执行S、C、X频段卫星任务的卫星测运控系统地面站。

背景技术

跟踪接收机是航天测控、卫星应用及航天测运控系统地面站的一个重要组成部分。它是用来实时提取航天测控抛物面天线跟星过程中的角度误差信息，转换成角误差电压送给伺服系统驱动天线的指向更靠近目标，使天线完成对目标的连续跟踪，保证测量通信的工作不问断的设备。步进跟踪接收机只需要和信号即可跟踪目标，但其跟踪精度跟踪速度往往不能满足苛刻的实际需要，只能在跟踪同步卫星等少数要求不高的场合应用，为了满足对低轨大动态卫星的跟踪需要，除了和信号外，经常需要给跟踪接收机单独提供反映天线偏移状况的差信号，以满足角跟踪天线系统在跟踪精度、跟踪速度的需要。

常见的雷达跟踪体制有圆锥扫描体制和单脉冲体制。圆锥扫描体制是一种早期的雷达自跟踪体制，它的角误差信号是通过偏离瞄准轴的波束沿该轴高速扫描获得的。再通过两个正交的相敏检波，检波后就可以得到方位和俯仰误差电压信号。这两个信号分别送方位、俯仰伺服支路，分别控制天线逼近目标，实现对目标的跟踪。圆锥扫描体制的优点是系统简单，一个缺点是因为瞄准轴偏离波束最大值点，跟踪时不是电轴指向目标导致天线增益利用不充分，系统增益底。另一个缺点是因为角误差信号靠波束扫描形成，任何回波幅度起伏都会引入附加的角误差信号，导致跟踪精度低。单脉冲跟踪体制是一种同时波瓣转换系统，能在一个脉冲内确定目标的方位误差和俯仰误差，最早用于脉冲雷达，后用于连续波雷达中。该体制现在广泛应用于卫星通信系统地面站以及星间通信系统中。单脉冲跟踪体制中，回波的角误差信号是通过测量各波束间的相对振幅或相对相位来得到的。单脉冲跟踪体制采用多喇叭馈源照射器照射天线(反射面)，在空间同时形成两两相交的镜像对称的多个波束，然后再用馈源网络把各波束收到的回波信号进行合成得到和波束、方位和俯仰差波束信号、这个差波束信号就是方位误差信号和俯仰误差信号。也可以利用多模馈源喇叭照射天线，利用其各次模的振幅特性，如基模(TE₁₁模)的振幅分布为单峰特性，高次模(TE₂₁模)的振幅分布为双峰特性，分别将两个模去除，以基次模作为和波束信号，高次模作为差波束信号，同样可得到方位误差和俯仰误差信号。从上述两种实现和差比幅脉冲的方法来看，都需要有复杂的单脉冲跟踪网络，插损增加，效率降低。因而引起整个天线效率有一定的降低。但和圆锥扫描体制比较，具有天线增益利用充分，跟踪精度高等突出优点。所以和差比幅单脉冲技术，在大型跟踪测控系统中得到广泛应用。