[發明專利]偏饋無線閉環自跟蹤校相系統

有效

• 申請號: 202010747195.1
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN111948464B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 肖小兵;盛保印;周暉;張任天
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所(中國電子科技集團公司第十研究所)
• 主分類號: G01R29/10
• 分類號: G01R29/10;G01R29/08
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 劉小彬

本發明公開的一種偏饋無線閉環自跟蹤校相系統，旨在提供一種不受外界天氣環境影響，快速準確檢測跟蹤和、差鏈路相對相位和相對增益變化的系統。本發明通過下述技術方案實現：航天測控系統和衛星應用系統配置的射頻信號發生器輸出射頻信號，通過位于主反射面內的偏饋喇叭天線輻射至副反射面，依次進入饋源網絡、跟蹤和差鏈路上的低噪聲放大器、下變頻器，再進入跟蹤基帶處理器單元進行偏饋無線閉環校相得到偏饋無線閉環條件下的相對相位和靈敏度系數，在原有偏饋無線閉環校相與對星校相的相對相位和靈敏度系數的關系已知的情況下，將推算出的相對相位和靈敏度系數置入跟蹤基帶，基于偏饋無線閉環實現對星免校相跟蹤。

技術領域

本發明涉及一種主要應用于航天測控、衛星應用等領域內一種針對S、C、X頻段衛星免校相跟蹤的偏饋無線閉環自跟蹤校相系統。

背景技術

隨著航天事業的快速發展，在軌衛星等航天器的數量不斷增加，地面測控設備的長管任務變得日益繁重，在航天測控、衛星應用等領域，由于受到天線電軸零點漂移、設備組合更改、環境溫度變化以及系統設備維修更換等多重因素的影響，系統交叉耦合指標會不斷惡化，導致天線的跟蹤性能下降。為了實現對衛星的實時跟蹤，航天測控系統和衛星應用系統需要經常對設備跟蹤和、差鏈路的相對相位和增益變化進行標校，因此需要一種快速簡單可靠的校相方法。隨著工作頻段越來越高，航天測控和衛星應用逐步由S頻段、C頻段擴展到X頻段。隨著工作頻段的提高，傳統的對塔校相方式中對標校塔的距離和高度要求越來越高。標校塔和衛星測控、接收天線間的距離需要滿足遠場條件，根據遠場公式2D²/λ，可計算出針對傳統的12米口徑天線在X頻段下標校塔距天線的距離為11.5公里。天線一般最低可在仰角3°時進行標校，此時標校塔的高度為600米?？梢姛o論是從場地選擇還是成本上考慮，均無法建設滿足遠場標校條件的標校塔。

由于對塔標校條件的限制，針對采用雙通道單脈沖角跟蹤體制的航天測控系統和衛星應用系統，近年先后興起了對星校相、對射電星校相和近地校相等無塔標校方法。射電星校相需要增加高精度的標校設備，且因射電星流量有限，只能適用于高增益、低系統噪溫的深空測控系統，在X頻段，大部分站點仍難以建造滿足近地校相條件的標校塔。近地校相仍需建標校塔，成本高昂，且校相精度有所降低。射電星校相、近地校相及對星校相均易受降雨和大風天氣影響，降雨影響接收信號的強度，陣風會引起天線指向擺動，兩種天氣情況均可能造成校相結果超差或校相失敗。因此目前大部分無標校塔的測控系統和衛星應用系統多采用對星校相進行標校，但是對星校相受中心計劃、數傳數據下發時間、軌道高度等多種因素限制，同時對星校相需要拉偏天線，拉偏過程中存在天線偏出主波束的可能，此時會數據接收中斷，因此可用來對星校相的圈次較少。一旦更改了設備組合、環境溫度變化發生較大變化或因跟蹤鏈路維修而更換了模塊等導致原有校相數據無法使用，且當圈任務又不滿足對星校相條件時，則會導致當圈任務無法執行。

偏饋無線閉環校相是一種利用系統自閉環鏈路模擬對星校相或對塔校相過程，校相得到的偏饋無線閉環條件下的跟蹤和、差鏈路相對相位和靈敏度系數與對星校相或對塔校相的結果不同，但兩種校相方式下的相對相位存在一個相對固定的關系，靈敏度系數也存在一個相對固定的關系。后續當更改了設備組合、環境溫度發生了較大變化或系統設備維修更換等原因導致原有對星校相數據不可用時，可通過偏饋無線閉環校相監測跟蹤和差鏈路的相對相位和靈敏度系數變化，推算系統當前真實的相對相位和靈敏度系數。偏饋無線閉環和對星校相方式下相對相位的固定關系及靈敏度系數的固定關系，可在航天測控或衛星應用系統安裝聯試完成后通過對兩種校相方法的校相結果進行比對得出具體數據。