一种低轨移动通信卫星跟踪装置及跟踪方法转让专利

申请号 : CN202210623240.1

文献号 : CN115085793B

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 安韬

申请人 : 陕西天翌科技股份有限公司

摘要 :

本申请公开了一种低轨移动通信卫星跟踪装置及跟踪方法,所述跟踪装置包括跟踪主路、跟踪支路、跟踪信号处理单元、天线控制单元和天线驱动单元;所述跟踪主路形成主馈源信号;所述跟踪支路形成多个支路射频信号;所述跟踪信号处理单元解算接收所述主馈源信号和多个所述支路射频信号,得到主馈源幅度信号和多个支路射频幅度信号;所述天线控制单元计算接收的主馈源幅度信号和多个支路射频幅度信号之间的偏差,并根据偏差确定驱动参数;所述天线驱动单元根据所述驱动参数驱动天线运动。本申请通过获取相对于天线主轴多个方位的支路射频幅度信号,获得主馈源与多个支路射频幅度信号的偏差,驱动天线运动,实现对低轨移动通信卫星的有效跟踪,解决了小口径天线对低轨道移动通信卫星的跟踪问题。

权利要求 :

1.一种低轨移动通信卫星跟踪装置,其特征在于,所述跟踪装置包括跟踪主路、跟踪支路、跟踪信号处理单元、天线控制单元和天线驱动单元;

所述跟踪主路包括主喇叭和主馈源,所述主喇叭用于将卫星信号反射至主馈源,所述主馈源接收所述卫星信号,形成主馈源信号;

所述跟踪支路包括多个安装在所述主喇叭周围的射频单元,多个所述射频单元用于接收不同方位的卫星信号,形成多个支路射频信号;

所述跟踪信号处理单元解算接收所述主馈源信号和多个所述支路射频信号,得到主馈源幅度信号和多个支路射频幅度信号;

所述天线控制单元计算接收的所述主馈源幅度信号和多个所述支路射频幅度信号之间的偏差,并根据偏差确定驱动参数;

所述天线驱动单元根据所述驱动参数驱动天线运动;

所述跟踪信号处理单元包括依次连接的主路信号调节单元、支路信号调节单元和基带处理单元;

所述主路信号调节单元、支路信号调节单元均包括正交解调器和A/D转换器;

所述正交解调器用于对接收到的用于对接收到的所述主馈源信号/支路射频信号进行解调;

所述A/D转换器用于将解调后的所述主馈源信号/支路射频信号转换为数字信号;

所述基带处理单元对接收的数字信号进行计算,得到主馈源幅度信号和多个支路射频幅度信号。

2.根据权利要求1所述的低轨移动通信卫星跟踪装置,其特征在于,所述跟踪主路还包括功分器;

所述功分器位于所述主馈源与所述跟踪信号处理单元之间,用于将主馈源信号功分输出为两路信号,其中一路信号用于通信;另一路信号传输至跟踪信号处理单元,进行信号解算;

所述跟踪主路还包括第一滤波器和第一低噪声下变频放大器;

所述第一滤波器对功分前所述主馈源信号进行滤波处理;

所述第一低噪声下变频放大器对滤波处理后的所述主馈源信号进行放大变频。

3.根据权利要求1所述的低轨移动通信卫星跟踪装置,其特征在于,所述射频单元包括辅助喇叭、辅助馈源和极化器;

所述辅助喇叭用于反射某一方位的卫星信号至所述辅助馈源;

所述辅助馈源收集某一方位的卫星信号,形成该方位的辅助馈源信号;

所述极化器用于极化接收到的辅助馈源信号,得到极化信号,并将极化信号传输至所述跟踪信号处理单元;

所述射频单元设置有四个;

四个所述辅助喇叭分别安装在天线主轴的四个方位。

4.根据权利要求1所述的低轨移动通信卫星跟踪装置,其特征在于,所述跟踪支路还包括多路选择开关;

所述多个所述射频单元分别与所述多路选择开关连接,所述多路选择开关用于分时选择支路射频信号进入所述跟踪信号处理单元,使得多个支路射频信号按照顺序进入所述跟踪信号处理单元进行逐一解算;

所述跟踪支路还包括第二滤波器和第二低噪声下变频放大器;

所述第二滤波器对进入所述跟踪信号处理单元前的所述支路射频信号进行滤波处理;

所述第二低噪声下变频放大器对滤波处理后的所述支路射频信号进行放大变频。

5.根据权利要求4所述的低轨移动通信卫星跟踪装置,其特征在于,所述主路信号调节单元、支路信号调节单元均还包括第三滤波器,所述第三滤波器对解调前的主馈源信号/支路射频信号进行滤波处理;

所述跟踪信号处理单元还包括开关信号发生器或/和AGC控制单元;

所述开关信号发生器分别与所述多路选择开关和所述基带处理单元连接,所述基带处理单元控制所述开关信号发生器发送开关控制信号,控制所述多路选择开关实现分时选择多个所述支路射频信号按照顺序进入基带处理单元;

所述AGC控制单元分别与所述正交解调器和所述基带处理单元连接,用于对输入所述基带处理单元的信号进行自动增益控制。

6.一种低轨移动通信卫星跟踪方法,其特征在于,所述方法至少包括以下步骤:步骤1、对主馈源信号解算,获得主馈源幅度信号;

对主喇叭周围不同方位的多个支路射频信号进行解算,得到多个支路射频幅度信号;

所述主馈源幅度信号获得方法包括:

将所述主馈源信号转换为主馈源L频段信号;

对所述主馈源L频段信号进行I/Q解调,转换为零中频的主馈源I/Q信号;

将所述I/Q信号转换为I/Q数据;

对所述I/Q数据进行解算,得到主馈源信号功率,即所述主馈源幅度信号;

所述多个支路射频幅度信号获得方法包括:控制所述多个支路射频信号按顺序分时转换为多个支路射频L频段信号;

对多个所述支路射频L频段信号依次进行IQ解调,转换为多个零中频的支路射频I/Q信号;

将多个所述I/Q信号依次转换为多个I/Q数据;

对多个所述I/Q数据进行解算,得到多个支路射频信号功率,即所述多个支路射频幅度信号;

步骤2、确定所述主馈源幅度信号与所述多个支路射频幅度信号之间的偏差,根据所述偏差确定驱动参数;

步骤3、根据所述驱动参数,驱动天线运动。

7.根据权利要求6所述的低轨移动通信卫星跟踪方法,其特征在于,所述跟踪方法还包括:在所述主馈源信号进行解算前,将所述主馈源信号功分为通信信号和用于解算的信标信号。

8.根据权利要求6所述的低轨移动通信卫星跟踪方法,其特征在于,对所述I/Q数据进行解算,包括:根据所述功率估计值对所述I/Q数据进行AGC控制;

对所述I/Q数据进行频率估计,得到频率估计值;

采用所述频率估计值引导锁相环锁定跟踪信号;

锁相环锁定跟踪信号后,采用Q路输出,计算信号功率:;

其中:

N为一个周期内采样的总点数;

Sq为Q路采集到的各点的信号功率。

9.根据权利要求8所述的低轨移动通信卫星跟踪方法,其特征在于,所述锁相环采用Q路鉴相。

说明书 :

一种低轨移动通信卫星跟踪装置及跟踪方法

技术领域

[0001] 本申请涉及一种低轨移动通信卫星跟踪装置及跟踪方法,属于卫星通信领域。

背景技术

[0002] 目前通信卫星大多都是同步卫星,国内外对同步卫星的跟踪基本采用步进跟踪、程序跟踪体制,只有大口径天线、高频段通信天线采用TE21模单脉冲跟踪技术,如遥感、资源等极轨、倾斜轨道卫星跟踪均采用TE21模单脉冲跟踪技术,实现对卫星目标跟踪。
[0003] 低轨移动通信卫星(倾斜轨道卫星)将作为下一代移动通信网络的重要组成部分。由于低轨道移动通信卫星轨道低、运行速度快,频率(Ka)高波束窄,应用程序跟踪、步进跟踪卫星目标精度差,特别是步进跟踪难以跟踪。单脉冲跟踪技术采用的TE21模跟踪设备比较复杂,体积大、加工生产成本高,对于小口径天线安装空间不够。另外单脉冲跟踪和差支路相移随频率、极化、温度等变化,从而产生交叉耦合,会使系统跟踪不稳定,严重时可能无法跟踪,所以需要经常进行相位校准及和差相位调整。

发明内容

[0004] 根据本申请的一个方面,提供了一种低轨移动通信卫星跟踪装置及跟踪方法,通过获取相对于天线主轴多个方位的射频幅度信号,获得主馈源与多个支路射频幅度信号的偏差,驱动天线运动,实现对低轨移动通信卫星的有效跟踪,解决了小口径天线对低轨道移动通信卫星的跟踪问题。
[0005] 所述低轨移动通信卫星跟踪装置,其特征在于,所述跟踪装置包括跟踪主路、跟踪支路、跟踪信号处理单元、天线控制单元和天线驱动单元;
[0006] 所述跟踪主路包括主喇叭和主馈源,所述主喇叭用于将卫星信号反射至主馈源,所述主馈源接收所述卫星信号,形成主馈源信号;
[0007] 所述跟踪支路包括多个安装在所述主喇叭周围的射频单元,多个所述射频单元用于接收不同方位的卫星信号,形成多个支路射频信号;
[0008] 所述跟踪信号处理单元解算接收所述主馈源信号和多个所述支路射频信号,得到主馈源幅度信号和多个支路射频幅度信号;
[0009] 所述天线控制单元计算接收的所述主馈源幅度信号和多个所述支路射频幅度信号之间的偏差,并根据偏差确定驱动参数;
[0010] 所述天线驱动单元根据所述驱动参数驱动天线运动。
[0011] 可选地,所述跟踪主路还包括功分器;
[0012] 所述功分器位于所述主馈源与所述跟踪信号处理单元之间,用于将主馈源信号功分输出为两路信号,其中一路信号用于通信;另一路信号传输至跟踪信号处理单元,进行信号解算;
[0013] 所述跟踪主路还包括第一滤波器和第一低噪声下变频放大器;
[0014] 所述第一滤波器对功分前所述主馈源信号进行滤波处理;
[0015] 所述第一低噪声下变频放大器对滤波处理后的所述主馈源信号进行放大变频。
[0016] 可选地,所述射频单元包括辅助喇叭、辅助馈源和极化器;
[0017] 所述辅助喇叭用于反射某一方位的卫星信号至所述辅助馈源;
[0018] 所述辅助馈源收集某一方位的卫星信号,形成该方位的辅助馈源信号;
[0019] 所述极化器用于极化接收到的辅助馈源信号,得到极化信号,并将极化信号传输至所述跟踪信号处理单元。
[0020] 可选地,所述射频单元设置有四个;
[0021] 四个所述辅助喇叭分别安装在天线主轴的四个方位。
[0022] 可选地,所述跟踪支路还包括多路选择开关;
[0023] 所述多个所述射频单元分别与所述多路选择开关连接,所述多路选择开关用于分时选择支路射频信号进入所述跟踪信号处理单元,使得多个支路射频信号按照顺序进入所述跟踪信号处理单元进行逐一解算。
[0024] 可选地,所述跟踪支路还包括第二滤波器和第二低噪声下变频放大器;
[0025] 所述第二滤波器对进入所述跟踪信号处理单元前的所述支路射频信号进行滤波处理;
[0026] 所述第二低噪声下变频放大器对滤波处理后的所述支路射频信号进行放大变频。
[0027] 可选地,所述跟踪信号处理单元包括依次连接的主路信号调节单元、支路信号调节单元和基带处理单元;
[0028] 所述主路信号调节单元、支路信号调节单元均包括正交解调器和A/D转换器;
[0029] 所述正交解调器用于对接收到的用于对接收到的所述主馈源信号/支路射频信号进行解调;
[0030] 所述A/D转换器用于将解调后的所述主馈源信号/支路射频信号转换为数字信号;
[0031] 所述基带处理单元对接收的数字信号进行计算,得到主馈源幅度信号和多个支路射频幅度信号。
[0032] 可选地,所述主路信号调节单元、支路信号调节单元均还包括第三滤波器,所述第三滤波器对解调前的主馈源信号/支路射频信号进行滤波处理。
[0033] 可选地,所述跟踪信号处理单元还包括开关信号发生器或/和AGC控制单元;
[0034] 所述开关信号发生器分别与所述多路选择开关和所述基带处理单元连接,所述基带处理单元控制所述开关信号发生器发送开关控制信号,控制所述多路选择开关实现分时选择多个所述支路射频信号按照顺序进入基带处理单元;
[0035] 所述AGC控制单元分别与所述正交解调器和所述基带处理单元连接,用于对输入所述基带处理单元的信号进行自动增益控制。
[0036] 根据本申请的又一个方面,提供了低轨移动通信卫星跟踪方法,所述方法至少包括以下步骤:
[0037] 步骤1、对主馈源信号解算,获得主馈源幅度信号;
[0038] 对主喇叭周围不同方位的多个支路射频信号进行解算,得到多个支路射频幅度信号;
[0039] 步骤2、确定所述主馈源幅度信号与所述多个支路射频幅度信号之间的偏差,根据所述偏差确定驱动参数;
[0040] 步骤3、根据所述驱动参数,驱动天线运动。
[0041] 可选地,所述主馈源幅度信号获得方法包括:
[0042] 将所述主馈源信号转换为主馈源L频段信号;
[0043] 对所述主馈源L频段信号进行I/Q解调,转换为零中频的主馈源I/Q信号;
[0044] 将所述I/Q信号转换为I/Q数据;
[0045] 对所述I/Q数据进行解算,得到主馈源信号功率,即所述主馈源幅度信号/支路射频幅度信号。
[0046] 可选地,所述跟踪方法还包括:在所述主馈源信号进行解算前,将所述主馈源信号功分为通信信号和用于解算的信标信号。
[0047] 可选地,所述多个支路射频幅度信号获得方法包括:
[0048] 控制所述多个支路射频信号按顺序分时转换为多个支路射频L频段信号;
[0049] 对多个所述支路射频L频段信号依次进行IQ解调,转换为多个零中频的支路射频I/Q信号;
[0050] 将多个所述I/Q信号依次转换为多个I/Q数据;
[0051] 对多个所述I/Q数据进行解算,得到多个支路射频信号功率,即所述多个支路射频幅度信号。
[0052] 可选地,对所述I/Q数据进行解算,包括:
[0053] 根据所述功率估计值对所述I/Q数据进行AGC控制;
[0054] 对所述I/Q数据进行频率估计,得到频率估计值;
[0055] 采用所述频率估计值引导锁相环锁定跟踪信号;
[0056] 锁相环锁定跟踪信号后,采用Q路输出,计算信号功率:
[0057] ;
[0058] 其中:
[0059] N为一个周期内采样的总点数;
[0060] Sq为Q路采集到的各点的信号功率。
[0061] 可选地,所述锁相环采用Q路鉴相。
[0062] 本申请能产生的有益效果包括:
[0063] 1)本申请装置解决了小口径天线对低轨道移动通信卫星目标的有效跟踪问题。
[0064] 2)本申请装置加入多个射频单元,所产生的信号会发生交叉耦合,不影响跟踪稳定性
[0065] 3)本申请装置中,跟踪支路相对TE21模单脉冲跟踪支路价格大幅度降低。
[0066] 4)本申请跟踪方法,通过获取相对于天线主轴多个方向的射频幅度信号,获得主馈源信号与多个支路射频单元信号的幅度偏差,驱动天线向偏差减小的方向运动,实现对低轨移动通信卫星的有效跟踪。

附图说明

[0067] 图1为本申请低轨移动通信卫星跟踪装置的结构示意图;
[0068] 图2为本申请跟踪装置中跟踪信号处理单元的结构和信号处理原理示意图;
[0069] 图3为本申请方法实施过程时分通道选通时间分配图;
[0070] 图4为本申请方法中增益调整流程示意图;
[0071] 图5为本申请跟踪信号处理中锁相环的线性相位模型;
[0072] 图6为本申请跟踪信号处理中锁相环鉴相流程图;
[0073] 图7为现有技术中的跟踪流程图。
[0074] 图中,1、主馈源,2、第一滤波器,3、第一低噪声下变频放大器,4、主喇叭,5、辅助喇叭,6、极化器,7、多路选择开关,8、第二滤波器,9、第二低噪声下变频放大器,10、功分器,11、跟踪信号处理单元,12、天线控制单元,13、天线驱动单元。

具体实施方式

[0075] 下面结合实施例详述本申请,但本申请并不局限于这些实施例。
[0076] 本申请低轨移动通信卫星跟踪装置,图1所示,包括跟踪主路、跟踪支路、跟踪信号处理单元11、天线控制单元12和天线驱动单元13;
[0077] 所述跟踪主路包括主喇叭4和主馈源1,所述主喇叭4用于将卫星信号反射至主馈源1,所述主馈源1接收所述卫星信号,形成主馈源信号;
[0078] 所述跟踪支路包括多个安装在所述主喇叭周围的射频单元,多个所述射频单元用于接收不同方位的卫星信号,形成多个支路射频信号;
[0079] 所述跟踪信号处理单元11解算接收所述主馈源信号和多个所述支路射频信号,得到主馈源幅度信号和多个支路射频幅度信号;
[0080] 所述天线控制单元12计算接收的所述主馈源幅度信号和多个所述支路射频幅度信号之间的偏差,并根据偏差确定驱动参数;
[0081] 所述天线驱动单元13根据所述驱动参数驱动天线运动。
[0082] 所述驱动参数是指天线向偏差减小方向运动的数据。
[0083] 所述跟踪主路还包括功分器10;
[0084] 所述功分器10位于所述主馈源1与所述跟踪信号处理单元11之间,用于将主馈源信号功分输出为两路信号,其中一路信号用于通信;另一路信号传输至跟踪信号处理单元,进行信号解算;
[0085] 所述跟踪主路还包括第一滤波器2和第一低噪声下变频放大器3;
[0086] 所述第一滤波器2对功分前所述主馈源信号进行滤波处理;
[0087] 所述第一低噪声下变频放大器3对滤波处理后的所述主馈源信号进行放大变频。
[0088] 所述射频单元包括辅助喇叭5、辅助馈源和极化器6;
[0089] 所述辅助喇叭5用于反射某一方位的卫星信号至所述辅助馈源;
[0090] 所述辅助馈源收集某一方位的卫星信号,形成该方位的辅助馈源信号;
[0091] 所述极化器7用于极化接收到的辅助馈源信号,得到极化信号,并将极化信号传输至所述跟踪信号处理单元11;
[0092] 具体实施过程中,所述射频单元设置有四个;
[0093] 四个所述辅助喇叭5分别安装在天线主轴的四个方位(即上、下、左、右)。
[0094] 所述辅助喇叭为Ka频段喇叭,用于接收相对于天线主轴上、下、左、右四个方位的Ka频段信号。
[0095] 所述跟踪支路还包括多路选择开关7;
[0096] 所述多个所述射频单元分别与所述多路选择开关7连接,所述多路选择开关7用于分时选择支路射频信号进入所述跟踪信号处理单元11,使得多个支路射频信号按照顺序进入所述跟踪信号处理单元进行逐一解算;
[0097] 所述跟踪支路还包括第二滤波器8和第二低噪声下变频放大器9;
[0098] 所述第二滤波器8对进入所述跟踪信号处理单元11前的所述支路射频信号进行滤波处理;
[0099] 所述第二低噪声下变频放大器9对滤波处理后的所述支路射频信号进行放大变频。
[0100] 所述第一低噪声下变频放大器3、所述第二低噪声下变频放大器9用于对所接收到的信号进行放大,并变频到L频段。
[0101] 如图2所示,所述跟踪信号处理单元包括依次连接的主路信号调节单元、支路信号调节单元和基带处理单元;
[0102] 所述主路信号调节单元、支路信号调节单元均包括正交解调器和A/D转换器;
[0103] 所述正交解调器用于对接收到的用于对接收到的所述主馈源信号/支路射频信号进行解调;
[0104] 所述A/D转换器用于将解调后的所述主馈源信号/支路射频信号转换为数字信号;
[0105] 所述基带处理单元对接收的数字信号进行计算,得到主馈源幅度信号和多个支路射频幅度信号;
[0106] 所述主路信号调节单元、支路信号调节单元均还包括第三滤波器,所述第三滤波器对解调前的主馈源信号/支路射频信号进行滤波处理;
[0107] 所述跟踪信号处理单元还包括开关信号发生器或/和AGC控制单元;
[0108] 所述开关信号发生器分别与所述多路选择开关和所述基带处理单元连接,所述基带处理单元控制所述开关信号发生器发送开关控制信号,控制所述多路选择开关实现分时选择多个所述支路射频信号按照顺序进入基带处理单元;
[0109] 所述AGC控制单元分别与所述正交解调器和所述基带处理单元连接,用于对输入所述基带处理单元的信号进行自动增益控制。
[0110] 本申请一种低轨移动通信卫星跟踪方法,至少包括以下步骤:
[0111] 跟踪主路上,主馈源信号经放大变频为L频段信号后,进入功分器功分为两路,其中一路作为通信信号,用于通信;另一路作为信标信号进入跟踪信号处理单元进行信号处理,得到主馈源幅度信号。
[0112] 跟踪支路上,四个次喇叭接收到的支路射频信号分别极化后,多路选择开关分时选通其中一路信号经放大变频为L频段信号后,分时进入跟踪信号处理单元进行信号处理,分别得到四个支路射频幅度信号。
[0113] 天线控制单元接收并比对所述主馈源幅度信号和四个支路射频幅度信号之间的偏差,控制天线驱动单元驱动天线向偏差减小的方向运动。
[0114] 所述偏差包括方位、俯仰等。
[0115] 待处理的所述L频段信号的格式为: 其中:An为第n路信号的幅度;ω为载波频率(Ka频率);t为时间;θn为通道相位。
[0116] 所述L频段信号经前级滤波放大后,进行I/Q解调,转换为零中频的主馈源I/Q信号或支路射频I/Q信号;
[0117] 跟踪信号处理单元主要功能是在数字域对通道信号进行解调,估计残余频偏 ,跟踪相位 ,并计算通道信号功率。
[0118] 跟踪信号处理单元的信号处理过程中,主馈源L频段信号和四个支路射频L频段信号分别进行独立解算。主要流程包括:对I/Q信号进行功率估计,并根据估计结果进行AGC控制;对I/Q信号进行数字预处理(包括偏置校正、滤波等处理),然后对处理后的数据进行频率估计、相位跟踪、功率计算,最终得到相应信号的功率值。
[0119] 信号处理过程具体如下:
[0120] 1、开关信号选取
[0121] 基带处理单元产生开关控制量控制多路选择器分时选取不同辅助馈源通道的信号进入辅通道进行信标功率估算。因天线跟踪低轨移动卫星,为减小滞后误差,根据卫星运动速度,数据传输率拟选用20C/sec,即在50ms内完成,其时间分配如图3所示。对每一个辅助馈源通道而言,每个刷新周期的接通时间为12.5ms。基带处理单元须在12.5ms内完成AGC锁定,并准确估算功率。其中信标功率估算的窗口时间约8.5ms。
[0122] 2、自动增益控制(AGC控制)
[0123] 自动增益的目的是为了快速调整射频前端的增益,保证信号到达功率适当。开关信号选通不同信道时,信号功率可能存在较大跳变。为快速将信号调整至合适功率,可采用选通通道最近一次的增益调整值作为基础,并在此基础上根据最新计算的信道功率进行一次增益调整。为了避免切换后的功率前端输入严重过载,自动增益调整的目标功率为‑12dBFS。确定选通信道后,对进入的该信道信号进行增益调整控制,增益调整流程如图4所示:
[0124] 以该信道通道最近一次(即上次)的增益控制值为初次增益控制值,作为初次增益控制,则以距离目标功率的差值作为初次增益控制值,以该增益控制值控制信号增益;
[0125] 待增益稳定后,根据ADC采样值(即采集到的该信道的各点信号功率),计算信道功率;
[0126] 根据所述该信道功率计算结果调整增益控制值,使得调整后的增益控制值满足信道需求;保存该增益控制值,便于该信道下一次的增益调整控制。
[0127] 切换信道通道后,重复上述操作,进行相应信道信号的增益调整控制。
[0128]  信道功率P1计算算式如下: 式中, 和 分别表示I路和Q路信号功率采样值。本申请实施例中,采样点数为1024,按500ksps采样率计算,采样持续时间为2.048ms。
[0129] 信标信号(跟踪信号)处理流程
[0130] 信标信号处理按照频率估计、相位跟踪、功率计算流程进行。
[0131] 1)频率估计
[0132] 采用4096点FFT对500ksps采样点进行频率估计,频率估计值用于在相位跟踪中,引导锁相环快速锁定跟踪信号。
[0133] 频率估计的理论精度为:
[0134] 2)相位跟踪
[0135] 相位跟踪采用锁相环,锁相环的线性相位模型如图5所示。
[0136] 环路滤波器在锁相环路中起非常重要的作用。它在很大程度上决定环路的噪声性能、捕获和跟踪性能等。本申请中环路滤波常采用有源比例积分滤波器,S(域)传递函数具有如下形式: 式中:s为S域变量; 、 分别滤波器控制参数;
[0137] ;
[0138] R1、R2、C1、C2分别为电阻、电容值。
[0139] 其Z域的表达式如下式: 其中,C1为比例控制系数,C2为积分控制系数,z为Z域变量。
[0140] 锁相环采用了Q路鉴相,鉴相流程如图6所示:
[0141] 开始对数字控制器振荡器NCO初始化,使初始相位为0;NCO输出数字信号与Q支路的输入信号S共轭相乘生成鉴相量img;鉴相量经环路滤波器对输入噪声滤除抑制生成误差,并累计形成e;对累计量积分累加产生NCO新的相位值phs去控制NCO。经不停循环鉴相,NCO信号与输入信号的相位差将保持某一恒定值时,环路处于“锁定状态”。
[0142] 3)功率计算
[0143] 锁相环锁定后,采用Q路输出,计算信号功率P,计算时可用多点累加平均,计算式如下式: ;
[0144] 其中:信号功率P为一个周期内多点信号功率的累加平均值;
[0145] N为一个周期内采样的总点数;
[0146] Sq为Q路采集到的各点的信号功率。
[0147] 本申请通过采集主馈源周围辅助馈源的支路射频信号,获取相对于天线主轴四个方向的支路射频幅度信号,获得主馈源信号与多个支路射频单元信号的幅度偏差,驱动天线向偏差减小的方向运动,实现了小口径天线对低轨移动通信卫星的有效跟踪。同时,由于本申请的方法跟踪支路是获取相对于天线主轴四个方向的支路射频幅度信号,不同于TE21模单脉冲跟踪支路必须获取天线偏离目标方位、俯仰射频误差,解调天线偏离目标的方位、俯仰角误差电压。这样就少了复杂的TE21模跟踪耦合器(圆波导薄壁上沿横截面方向加工8组等分圆孔组合,且8组的加工一致性及对称性精度要求高,每组圆孔组合至少由24个不同圆孔组成,设计、加工成本高)、跟踪误差合成网络,耦合器、移相及调制网络、单通道合成网络等微波设备;另外,不需要解调天线偏离目标的方位、俯仰角误差电压,跟踪解调设备相对TE21模单脉冲跟踪解调设备简单得多(现有跟踪流程如图7所示)。进行跟踪过程,跟踪支路相对TE21模单脉冲跟踪的成本价格大大降低。
[0148] 以上所述,仅是本申请的几个实施例,并非对本申请做任何形式的限制,虽然本申请以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限制本申请,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本申请技术方案的范围内,利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例,均属于技术方案范围内。