[發明專利]一種基于中繼終端的捕獲跟蹤系統及目標自動跟蹤方法

有效

• 申請號: 201310485928.9
• 申請日: 2013-10-16
• 公開（公告）號: CN103595459B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 趙鴻;王宏卓;彭碧玉;李靜瀾;朱寶駿
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;G01S13/66
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 安麗

1.一種基于中繼終端的捕獲跟蹤系統，其特征在于包括：Ka中繼天線、第一濾波器模塊、第二濾波器模塊、第一低噪放模塊、第二低噪放模塊、單通道調制模塊、Ka/C變頻模塊、捕獲與跟蹤模塊和伺服控制模塊；

Ka中繼天線接收外部Ka頻段的單信標信號并且輸出和信號與差信號，和信號通過第一濾波器模塊和第一低噪放模塊進行濾波和低噪聲放大之后送入單通道調制模塊，差信號通過第二濾波器模塊和第二低噪放模塊進行濾波和低噪聲放大之后送入單通道調制模塊，單通道調制模塊對差信號進行QPSK調制，對和信號進行移相，并且將處理之后的和信號和差信號合成為調幅信號，Ka/C變頻模塊將所述調幅信號下變頻至C頻段，捕獲與跟蹤模塊對輸入的所述C頻段信號進行捕獲跟蹤，輸出方位誤差信號和俯仰誤差信號給伺服控制模塊，輸出移相角度給單通道調制模塊用于對和信號進行移相，輸出控制信號給單通道調制模塊用于對差信號進行QPSK調制；伺服控制模塊根據方位誤差信號和俯仰誤差信號控制Ka中繼天線轉動。

2.根據權利要求1所述的一種基于中繼終端的捕獲跟蹤系統，其特征在于：Ka中繼天線包括饋源，其饋源包括TE₁₁耦合器和TE₂₁多模耦合器，外部輸入的Ka頻段的單信標信號經過TE₁₁耦合器形成和信號，經過TE₂₁多模耦合器形成差信號。

3.一種基于權利要求1所述捕獲跟蹤系統的目標自動跟蹤方法，其特征在于步驟如下：

（1）Ka中繼天線接收外部Ka頻段的單信標信號并且輸出和信號與差信號；

（2）對所述和信號和差信號均進行帶通濾波和低噪聲放大；

（3）在控制信號的作用下，對步驟（2）中處理后的差信號進行QPSK相位調制，對處理后的和信號完成數控N位0°～360°范圍內電控移相，然后將相位調制后的差信號與移相后的和信號合成形成Ka波段單通道調幅信號，完成誤差信號相位調制轉變成對和信號幅度調制，N為自然數；

（4）將所述步驟（3）中的幅度信號下變頻至C頻段；

（5）將C頻段信號下變頻至中頻，然后通過A/D轉換器實現帶通采樣，將中頻模擬信號變換成中頻數字信號；

（6）數控振蕩器NCO提供正交的兩路本地參考信號，正交的兩路本地參考信號與步驟（5）中所述中頻數字信號進行正交下變頻，將中頻數字信號轉換成基帶IQ正交信號；

（7）采用分段FFT算法對所述基帶IQ正交信號進行頻譜分析，查找最大峰值，實現大頻偏補償；峰值位置代表頻率偏移量，峰值大小代表信號功率；

（8）頻率偏移量結果用于更新數控振蕩器NCO的頻率控制字，采用3階鎖相環PLL對所述基帶IQ正交信號進行載波的相位跟蹤，之后進入步驟（9）；

（9）根據I路和Q路功率差值是否大于預設門限來判決是否載波鎖定，若大于門限值，則進行載波鎖定，進入步驟（10），否則返回至步驟（6）；

（10）在載波鎖定后，捕獲與跟蹤模塊送出控制信號至單通道調制模塊，對I路同相信號進行累加和平滑；

（11）捕獲與跟蹤模塊在所述控制信號的控制下完成方位誤差△A和方位誤差△E的誤差分離；

（12）對方位誤差△A和方位誤差△E進行幅度歸一化處理消除信號幅度對誤差信號大小影響，再次經過FIR低通濾波器濾波后，送入伺服控制模塊；

（13）伺服控制模塊根據方位誤差△A和方位誤差△E控制Ka中繼天線轉動，完成對目標的自動指向跟蹤。

4.根據權利要求3所述的一種目標自動跟蹤方法，其特征在于：所述步驟（3）中對處理后的和信號完成數控N位0°～360°范圍內電控移相，移相角度φ＝I₀*360°/2^N，I₀為從0至2^N-1范圍內的值。