[发明专利]基于龙伯透镜天线的低轨卫星通信切换装置

说明书

一种基于龙伯透镜天线的低轨卫星通信切换装置，该装置包括龙伯透镜天线体、在用星跟踪装置和后继星跟踪装置；在用星跟踪装置，用于基于在用星在龙伯透镜天线体上的焦点调整跟踪方向，以实时跟踪在用星；后继星跟踪装置，用于基于后继星在龙伯透镜天线体上的焦点调整跟踪方向，以实时跟踪后继星；当在用星超出在用星跟踪装置的跟踪范围，则将后继星作为新的在用星，后继星跟踪装置作为新的在用星跟踪装置，在用星跟踪装置作为新的后继星跟踪装置继续跟踪下一颗卫星，并将下一颗卫星作为新的后继星，以实现在用星跟踪装置和后继星跟踪装置对不同卫星跟踪的切换，缩短通信中断时间，保证通信的连续性。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，特别是涉及一种基于龙伯透镜天线的低轨卫星通信切换装置。

背景技术

低轨卫星通信系统相对同步静止轨道（GEO）卫星提供了更短的传输时延，以及更小的路径损耗，作为地面通信的重要补充方式，低轨卫星通信系统可实现真正的全球覆盖。目前低轨卫星通信系统主要采用抛物面天线、平板天线，小部分应用相控阵天线。其中，抛物面天线和平板天线均为一面天线，一面天线仅能跟踪一颗卫星，只能等正在使用的卫星超出跟踪范围后，再通过机械转动去寻找下一颗进入跟踪范围的卫星，存在通信中断时间长、通信不连续等问题。为缩短通信中断时间，保证通信连续，则需要两颗卫星快速切换，而两颗卫星快速切换则需要两面天线同时工作，存在体积大、重量大、成本高等缺点；为克服体积大、重量大、成本高等缺点，采用相控阵天线实现对两颗卫星的跟踪，相控阵天线通过扫描多波束技术实现两颗卫星快速切换，但多波束技术会带来天线效率降低、增益下降等问题，大角度扫描时增益还会进一步降低，同时价格昂贵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是目前低轨卫星通信系统无法兼顾实现两颗卫星同时跟踪、天线效率高且体积小、成本低的技术问题。本发明提供一种基于龙伯透镜天线的低轨卫星通信切换装置及方法，在不增加卫星天线数量和平台空间占用的前提下，利用龙伯透镜天线体的多焦点特性，以实现同时跟踪两颗卫星，并通过在用星跟踪装置与后继卫星跟踪装置的切换缩短通信中断时间，保证通信的连续性。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于龙伯透镜天线的低轨卫星通信切换装置，包括龙伯透镜天线体、在用星跟踪装置和后继星跟踪装置；

所述在用星跟踪装置，用于基于在用星在所述龙伯透镜天线体上的焦点调整跟踪方向，以实时跟踪在用星；

所述后继星跟踪装置，用于基于后继星在所述龙伯透镜天线体上的焦点调整跟踪方向，以实时跟踪后继星；

当所述在用星超出所述在用星跟踪装置的跟踪范围，则将所述后继星作为新的在用星，所述后继星跟踪装置作为新的在用星跟踪装置，所述在用星跟踪装置作为新的后继星跟踪装置继续跟踪下一颗卫星，并将所述下一颗卫星作为新的后继星。

进一步地，所述在用星跟踪装置包括在用星馈源、在用星伺服设备、在用星射频处理模块和卫星通信终端；所述在用星馈源设置在所述在用星伺服设备上；

所述在用星伺服设备，用于实时获取所述龙伯透镜天线体的位置信息、在用星馈源姿态信息和在用星位置信息，并对所述龙伯透镜天线体的位置信息、所述在用星馈源姿态信息和所述在用星位置信息进行计算，获取在用星馈源指向角度，以实时跟踪所述在用星；

所述在用星射频处理模块，用于接收所述在用星馈源发送的在用星射频信号，并对所述在用星射频信号进行处理，生成在用星中频信号；将所述在用星中频信号等分成两束，其中一束在用星中频信号发送给所述在用星伺服设备，以对所述在用星馈源指向角度进行调整，另一束在用星中频信号发送给所述卫星通信终端；

所述卫星通信终端，用于接收所述在用星射频处理模块发送的在用星中频信号；对所述在用星中频信号进行处理，生成在用星通信信息和在用星待发送中频信号，并将所述在用星待发送中频信号发送给所述在用星射频处理模块；