一種衛(wèi)星通信天線自動對準(zhǔn)方法

【摘要】" " 為了滿足衛(wèi)星通信天線快速對星的需要，提出了一種自動對準(zhǔn)的方法，并對其原理進(jìn)行了介紹。該方法通過設(shè)置目標(biāo)角度，捕獲，扇掃，精對準(zhǔn)四個步驟逐漸使天線對準(zhǔn)衛(wèi)星，每一步通過判斷閥值確定天線的方位和俯仰，確保天線接收信號達(dá)到最大，最終實(shí)現(xiàn)精確對準(zhǔn)。通過多種站型自動對星實(shí)例證明該方法在工程應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用，對星速度控制在可接受范圍內(nèi)。

【關(guān)鍵詞】" " 衛(wèi)星通信" " 自動對準(zhǔn)" " 捕獲" " 扇掃

引言：

衛(wèi)星通信天線在當(dāng)今通信發(fā)達(dá)的時代扮演著非常重要的角色，天線在對準(zhǔn)衛(wèi)星的過程中尋找信號是首要任務(wù)，能夠快速方便的將天線對準(zhǔn)衛(wèi)星成為研究的一項關(guān)鍵技術(shù)。常規(guī)的對準(zhǔn)衛(wèi)星的方法是通過人為的操作設(shè)備儀器和天線，觀察信號的強(qiáng)度，多次調(diào)整天線姿態(tài)，最終確定最大信號的位置。常規(guī)方法麻煩且用時較長，不能滿足當(dāng)今通信的需要。本文介紹了一種衛(wèi)星通信天線自動對準(zhǔn)方法，可以方便快速的將天線對準(zhǔn)衛(wèi)星。

一、自動對準(zhǔn)方法

1.1概述

考慮大地為一個水平面，發(fā)射轉(zhuǎn)臺實(shí)際放置在較高的位置T處，接收轉(zhuǎn)臺實(shí)際放置在較低的位置R處，如圖1所示。根據(jù)發(fā)射轉(zhuǎn)臺T和接收轉(zhuǎn)臺R的相對位置關(guān)系，通過一般測量手段，可以獲取接收轉(zhuǎn)臺R對準(zhǔn)發(fā)射轉(zhuǎn)臺T時的方位預(yù)計角度A和俯仰預(yù)計角度E。

自動對準(zhǔn)流程為“設(shè)置目標(biāo)角度-捕獲-扇掃-精對準(zhǔn)”，如圖2所示。

設(shè)置目標(biāo)角度即根據(jù)兩轉(zhuǎn)軸相對位置，計算出方位角度A和俯仰角度E；

捕獲即通過驅(qū)動接收轉(zhuǎn)臺的方位和俯仰，使之轉(zhuǎn)動到方位角度A和俯仰角度E；

扇掃即以目標(biāo)角度為起點(diǎn)，按一定寬度回字型掃描信號，全范圍掃描后回到信號最大值位置；

精對準(zhǔn)即以扇掃最終位置為起點(diǎn)進(jìn)行微步距步進(jìn)跟蹤，按跟蹤步距調(diào)整并采集各點(diǎn)信號強(qiáng)度，比較判斷信號強(qiáng)度，驅(qū)動接收天線向信號更強(qiáng)的方向運(yùn)動，信號最大時精對準(zhǔn)完成。

1.2扇掃

以捕獲終位置為起點(diǎn)，按預(yù)定的掃描寬度進(jìn)行回字型掃描信號，如圖3示意，當(dāng)搜索到最大信號時退出；后續(xù)轉(zhuǎn)入十字掃主瓣，如圖4示意，以辨別是否有更大信號，如有更大信號，轉(zhuǎn)動至更大信號位置，完成扇掃。

1.3精對準(zhǔn)

以扇掃退出位置為起點(diǎn)進(jìn)行精對準(zhǔn)，按四點(diǎn)法調(diào)整跟蹤步距并采集各點(diǎn)信號強(qiáng)度，如圖5所示。比較判斷信號強(qiáng)度，驅(qū)動接收天線向信號更強(qiáng)的方向運(yùn)動，當(dāng)信號變化差值小于精對準(zhǔn)容差時精對準(zhǔn)完成。

二、工程實(shí)例

衛(wèi)星通信天線自動對準(zhǔn)技術(shù)在便攜站、車載站、船載站和機(jī)載站中應(yīng)用最廣泛，具有跟蹤功能的地面站也有一定應(yīng)用。移動站型的衛(wèi)星通信天線需要在運(yùn)動過程中始終對準(zhǔn)衛(wèi)星，進(jìn)行信息發(fā)送和接收，因此對自動對準(zhǔn)技術(shù)要求較高。具有跟蹤功能的地面站天線主要應(yīng)用于跟蹤移動速度較快的衛(wèi)星，一般這種衛(wèi)星從出現(xiàn)到消失只有幾分鐘或幾十分鐘不等，需要在最短的時間內(nèi)對準(zhǔn)衛(wèi)星，才有更多時間進(jìn)行跟蹤監(jiān)測。通過大量工程經(jīng)驗(yàn)得知，全轉(zhuǎn)臺高轉(zhuǎn)速天線自動對準(zhǔn)時間可以控制在120秒內(nèi)，實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)見下表1：

三、結(jié)束語

本文介紹了一種自動對準(zhǔn)方法，通過“設(shè)置目標(biāo)角度-捕獲-扇掃-精對準(zhǔn)”的流程實(shí)現(xiàn)目標(biāo)對準(zhǔn)。此方法在工程應(yīng)用中已得到廣泛應(yīng)用，并得到很好地應(yīng)用效果。此對準(zhǔn)方法除了在衛(wèi)星通信天線中應(yīng)用外，也在天線地面遠(yuǎn)場信標(biāo)塔測試系統(tǒng)中也有少量應(yīng)用，為天線快速對準(zhǔn)信號提供了很好的保障。

參" 考" 文" 獻(xiàn)

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