[发明专利]多波束天线在轨日变指向误差测试及波束指向校准方法

说明书

本发明涉及多波束天线在轨日变指向误差测试及波束指向校准方法，属于星载多波束天线技术领域；首先通过在轨单脉冲指向校准，获得多波束良好的初始指向；在此基础上进行反射器指向拉偏，获得误差遥测电平和波束指向误差的转换关系，进而通过24小时误差电平遥测数据反演得到多波束的日变指向误差；最后通过一天内指向误差与时间的变化曲线实现准确的可视化中值校准，本发明保证波束指向在俯仰和方位轴变化的一致性，提升波束在轨指向精度，保证多波束在轨良好使用。

技术领域

本发明属于星载多波束天线技术领域，涉及多波束天线在轨日变指向误差测试及波束指向校准方法。

背景技术

多波束的指向误差定义为卫星在轨时多波束的指向位置与理论位置会发生一定程度的偏差，其组成分为常值误差和日变误差。常值误差为天线各部组件的装配校准误差、天线在卫星平台上的安装误差、卫星姿轨控误差，日变误差为各部件在高低温下的轨热变形误差。

传统的多波束指向误差校准系统可以完成常值误差的校准，由于通信卫星多波束天线指向校准过程复杂，因此在完成一次指向校准后处于天线处于指向长期保持的状态，在这种情况下，无法消除由于热变形带来的日变误差。

传统概念中，多波束在轨日变指向误差的规律属于不可测项目。由于无法准确预知指向误差随时间变化的规律，使得波束校准时机随机性较大，对最终波束在轨指向精度影响较大。假设波束在高低温下的指向误差变化为-0.08°～0.08°，在完成一次校准完成后，最终波束指向误差会呈现出以下情况：①在理想时刻完成校准，波束的指向误差变化为-0.08°～0.08°之间；②在其他时刻完成校准，波束的指向误差变化为-0.03°～0.13°。因此，在不恰当的时候进行指向校准时，会使得波束在轨指向在一个方向上出现较大偏差，进而严重影响到波束覆盖性能。而目前的多波束天线校准过程，基本都处于在不恰当的时间进行校准的状态，会严重影响到天线整体性能。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出多波束天线在轨日变指向误差测试及波束指向校准方法，保证波束指向在俯仰和方位轴变化的一致性，提升波束在轨指向精度，保证多波束在轨良好使用。

本发明解决技术的方案是：

多波束天线在轨日变指向误差测试及波束指向校准方法，包括：

记录天线的初始指向角度为

通过驱动机构驱动天线俯仰向转动；驱动机构每次步进转动完成后，记录驱动机构的角度和误差电平(ΔA_n,ΔE_n)；完成全部角度拉偏后，将每一步角度与初始指向角度做差，得到驱动机构每一步俯仰旋转角度与初始角度差值

通过驱动机构驱动天线方位向转动；驱动机构每次步进转动完成后，记录驱动机构角度和误差电平(ΔA_m,ΔE_m)；完成全部角度拉偏后，将每一步角度与初始指向角度做差，得到驱动机构每一步方位旋转角度与初始角度差值

计算由驱动机构的转动角度转换到波束指向角度的转换系数k_beam；

根据驱动机构每一步俯仰旋转角度与初始角度差值和转换系数k_beam，计算数组波束平移角度(Δθ_AZ1,Δθ_EL1)；确定数组波束平移角度(Δθ_AZ1,Δθ_EL1)与误差电平(ΔA_n,ΔE_n)的关系；

根据驱动机构每一步方位旋转角度与初始角度差值和转换系数k_beam，计算数组波束平移角度(Δθ_AZ2,Δθ_EL2)；确定数组波束平移角度(Δθ_AZ2,Δθ_EL2)与误差电平(ΔA_m,ΔE_m)的关系；