[發明專利]全自動衛星跟蹤通信天線電子極化跟蹤方法和裝置

有效

• 申請號: 201710162123.9
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN106887706B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 王家齊
• 申請（專利權）人: 王家齊
• 主分類號: H01Q3/34
• 分類號: H01Q3/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種全自動衛星跟蹤通信天線電子極化跟蹤方法和裝置，包括順序連接的接收天線模塊、雙路微波處理模塊和中頻處理模塊，以及與中頻處理模塊分別連接的衛星接收機和衛星跟蹤接收機，以及連接在衛星跟蹤接收機和中頻處理模塊之間的極化跟蹤控制器。利用雙路微波處理模塊進行兩路信號放大，并用同一路本振進行下變頻處理，形成兩路中頻信號，極化跟蹤控制器根據衛星跟蹤接收機輸出的檢波電壓對中頻處理模塊進行調控，確保輸出信號能量始終保持最大。其方法大大降低了設備的復雜度，減少了設備成本，跟蹤速度快、精度高。

技術領域

本發明涉及一種基于全自動衛星跟蹤通信天線的極化信號合成執行和控制跟蹤對準衛星的方法及裝置，屬于衛星通訊技術領域。

背景技術

衛星天線需要在工作過程中實時跟蹤衛星，不間斷地傳遞語音、數據、圖像等多媒體信息，滿足各種條件下的語音或多媒體通信需要。

相對于固定衛星通信系統而言，移動衛星通信系統的關鍵環節在于全自動衛星跟蹤通信天線。此種天線需具有在運動中自動跟蹤衛星并與其對準的能力，從而使衛星通信系統在運動中保持不間斷通信能力。

全自動衛星跟蹤通信天線的跟蹤能力通常體現在對以下四個物理量的跟蹤和保持上，這四個跟蹤和保持的物理量分別是：方位角、俯仰角、橫滾角和極化角。也就是說，全自動衛星跟蹤通信天線系統應該具有在載體運動中保持相對于衛星的方位角、俯仰角、橫滾角和極化角不變的能力。

目前，全自動衛星跟蹤通信天線在天線方位角、俯仰角和橫滾角動態測量方面擁有成熟的傳感器和跟蹤控制方法，因此，大多天線系統均可以對方位角、俯仰角、橫滾角等物理參數進行精確、動態、閉環跟蹤和控制。但是，對于天線的極化角度而言，至今沒有理想的天線極化參量動態測量方法，因此，天線極化角的動態跟蹤和保持，一直是工程上的一件難題。

現有天線極化跟蹤方法主要分為：機械式極化跟蹤方法和電子式極化跟蹤方法。

1、機械式極化跟蹤方法

將天線的饋源或整體固定在一個極化旋轉裝置上，通過機械旋轉的方法實現對極化角的調節和跟蹤。其利用慣性測量和衛星定位裝置，對載體的運動 / 角位移及位置進行動態精確測量，系統將測量得到的方位、俯仰、橫滾等角度和位移，通過建立運動學數學模型以及天線、載體間的坐標轉換模型計算，計算出對應的極化角偏差量，再經由伺服系統對極化角偏差量進行調節，最終實現極化角的動態跟蹤和控制。此跟蹤方法廣泛應用在全自動衛星跟蹤通信天線系統的設備之中。其結構原理如圖1所示，為了保證天線的跟蹤，需要有方位傳動機構、俯仰傳動機構、極化傳動機構分別對衛星天線的天線面進行機械驅動，使得衛星天線可以跟蹤衛星信號。為保證運動中對準衛星，其具體方法分別為在三個軸上分別進行圓錐掃描，用衛星跟蹤接收機檢測最大信號，并由俯仰跟蹤控制器、方位跟蹤控制器、極化跟蹤控制器分別進行極大值的俯仰角、方位角和極化角步進跟蹤。

由于此跟蹤控制方法并沒有對天線的極化角或者極化角誤差進行直接測量，因此，其實際是一種間接的極化角跟蹤方法，即利用測量得到的方位、俯仰、橫滾等角度及位移推算出極化角調節量。由于無法對極化角和誤差進行直接測量和反饋控制，從控制理論上來講，此方法屬于一種極化角開環控制方法，其實施的基礎依賴于對載體姿態的慣性測量和對載體的定位，而慣性系統隨時間產生的“漂移”則難以避免，使得系統的測量誤差隨使用時間的增加而增加，造成極化跟蹤性能不夠理想。

2、電子極化跟蹤方法

根據前述的問題，工程中又提出了電子極化跟蹤方法。現有電子極化跟蹤方法采用在微波頻段進行合成的方式進行極化跟蹤（如CN 1040648722、CN 204205065等），存在著系統組成復雜、器件成本高、一致性差等問題，實際使用效果不好。而專利CN 1041839211中的極化跟蹤方法首先需要對極化隔離度進行測量，需要新增兩路衛星跟蹤接收機對不同極化分量進行測量，進一步增加了系統的復雜度和運行成本，與現有的基于圓錐掃描的極大值衛星跟蹤體制不能兼容。

發明內容