[發明專利]一種雙頻拋物面天線引導捕獲方法

有效

• 申請號: 202010163086.5
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111355525B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 秦明暖;劉軍;洪宇;張垚;梁禎;王曉偉;蘇犇
• 申請（專利權）人: 中國西安衛星測控中心
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;G05D3/12
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 曾慶喜

本發明公開了一種雙頻拋物面天線引導捕獲方法，具體包括如下步驟：步驟1，根據已知的天線引導角度控制天線指向目標進站點；步驟2，在任務開始后控制天線為程序引導方式，使天線轉低頻段自跟蹤方式；步驟3，天線進入低頻段自跟蹤方式后，判斷高頻段信號鎖定情況和角誤差信號，當滿足高頻自跟蹤方式條件時，天線轉高頻段自跟蹤方式；否則天線處于低頻段自跟蹤狀態；步驟4，跟蹤過程中接收機若高頻段信號失鎖，判斷低頻段信號鎖定情況和角誤差信號，根據判斷結果的不同，將天線轉入不同的引導跟蹤方式。采用本發明中的方法可降低對衛星軌道預報精度和天線指向精度的要求，便于實現天線對目標的捕獲。

技術領域

本發明屬于航天器測量、控制與應用技術領域，涉及一種雙頻拋物面天線引導捕獲方法。

背景技術

近年來，隨著衛星通信容量的提高，對星地通信帶寬提出了更大需求，航天器測控與通信頻段逐步由S、C擴展到X、Ka等更高頻段。由拋物面天線波束寬度計算公式θ＝70λ/D(其中λ為波長、D為天線口徑)可知，波束寬度與波長成正比，天線口徑不變的情況下，頻率越高，波束越小。以15米天線為例，工作在S頻段(f＝2GHz)時，波束寬度約為0.7°，工作在Ka頻段(f＝20GHz)時，波束寬度約為0.07°。

天線在捕獲目標階段，當天線指向目標位置時，如果下行信號能夠進入地面站天線波束范圍，就能完成對目標的捕獲；當指向偏差超過天線波束寬度，下行信號就無法進入地面站天線波束范圍內，對目標的捕獲就會失敗。天線指向偏差跟衛星軌道預報誤差、大氣折射、軸系誤差等因素有關，窄波束捕獲要求大幅提高天線軸系誤差、大氣折射誤差和軌道預報誤差精度，這將花費很大的代價，且效果可能并不能達到預期。因此，探索窄波束天線捕獲方法具有很大的現實意義。

發明內容

本發明的目的是提供涉及一種雙頻拋物面天線引導捕獲方法，該方法可降低對衛星軌道預報精度和天線指向精度的要求，便于實現天線對目標的捕獲。

本發明所采用的技術方案是，一種雙頻拋物面天線引導捕獲方法，具體包括如下步驟：

步驟1，在任務開始時刻T₀，根據已知的天線引導角度控制天線指向目標進站點；

步驟2，在任務開始后Δt分鐘，即T₀+Δt時刻，控制天線為程序引導方式，當天線仰角高于3°且超過遮蔽角+θ_低/2、接收機鎖定、接收電平達到捕獲門限P_門低以上、天線角誤差電壓小于門限ΔU_低，天線轉低頻段自跟蹤方式；

步驟3，天線進入低頻段自跟蹤方式后，判斷高頻段信號鎖定情況和角誤差信號，當滿足高頻自跟蹤方式條件時，天線轉高頻段自跟蹤方式；否則天線處于低頻段自跟蹤狀態；

步驟4，跟蹤過程中接收機若高頻段信號失鎖，判斷低頻段信號鎖定情況和角誤差信號，根據判斷結果的不同，將天線轉入不同的引導跟蹤方式。

本發明的特點還在于，

步驟2中Δt的范圍為0Δt5。

步驟3中判斷高頻段信號鎖定情況和角誤差信號的具體過程為：

當接收機鎖定、電平達到捕獲門限P_門高以上、天線角誤差電壓小于門限ΔU_高，天線轉高頻段自跟蹤方式。

步驟3中，P_門高的計算過程如下：

P_門高＝EIRP_S高-L_SP高+K+G/T_r高-L_Σ高-L_Δ高/2

式中，P_門高為高頻段信號接收機捕獲門限，單位為dBHz；