本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信領(lǐng)域，具體涉及到一種雙反射面衛(wèi)星天線旋轉(zhuǎn)缺區(qū)跟蹤系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

“動中通”是“移動中的衛(wèi)星地面站通信系統(tǒng)”的簡稱，用于實(shí)現(xiàn)移動載體與衛(wèi)星間的通信。衛(wèi)星信號微弱且具有極強(qiáng)的方向性，為了保證移動載體（如船舶、火車等）接收到穩(wěn)定的信號，以滿足通信的要求，需要實(shí)時檢測天線與衛(wèi)星的偏差，并及時調(diào)整天線姿態(tài)，即保證天線實(shí)時對準(zhǔn)衛(wèi)星。所以，天線自動跟蹤技術(shù)是衛(wèi)星天線的核心技術(shù)之一，是實(shí)現(xiàn)移動載體與衛(wèi)星穩(wěn)定通信的前提。目前常用的天線自動跟蹤技術(shù)有步進(jìn)跟蹤、圓錐掃描跟蹤和單脈沖跟蹤三種。

步進(jìn)跟蹤又稱極值跟蹤，是一種根據(jù)衛(wèi)星信標(biāo)信號的極大值來判定天線是否對準(zhǔn)衛(wèi)星的方法：天線的方位面或俯仰面在一定時間內(nèi)作微小轉(zhuǎn)動，通過電平信號的增減來調(diào)節(jié)天線，使天線逐步對準(zhǔn)衛(wèi)星。步進(jìn)跟蹤的缺點(diǎn)是天線波束不能停留在完全對準(zhǔn)星體的方向上，而是在該方向周圍擺動，因而跟蹤精度低、響應(yīng)慢、臨星干擾大。

圓錐掃描跟蹤采用波束圍繞天線軸線連續(xù)旋轉(zhuǎn)，來獲取衛(wèi)星標(biāo)偏離天線軸線的角位置誤差信號，由誤差信號來驅(qū)動伺服系統(tǒng)把天線向減小誤差的方向轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)星的跟蹤。圓錐掃描跟蹤要么饋源偏離反射面的焦點(diǎn)，要么天線主軸與衛(wèi)星信號軸向有一個夾角，其旁瓣增大、臨星干擾大的問題始終存在，限制了其在大規(guī)模通信中的應(yīng)用。

單脈沖跟蹤是一種先進(jìn)的跟蹤方法，在一個脈沖的間隔時間內(nèi)就能得到完整的天線波束偏離衛(wèi)星的方位、俯仰誤差，并能驅(qū)動伺服系統(tǒng)使天線迅速對準(zhǔn)衛(wèi)星。單脈沖跟蹤具有靈敏度高、臨星干擾小的特點(diǎn)，但其饋源系統(tǒng)大而復(fù)雜，技術(shù)要求高，設(shè)備昂貴，主要應(yīng)用在高端或軍事領(lǐng)域，無法大規(guī)模推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有衛(wèi)星天線自動跟蹤系統(tǒng)存在的不足，本發(fā)明提供了一種精度高、臨星干擾小而且成本較低的雙反射面衛(wèi)星天線旋轉(zhuǎn)缺區(qū)跟蹤系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種雙反射面衛(wèi)星天線旋轉(zhuǎn)缺區(qū)跟蹤系統(tǒng)，包括主反射面、副反射面、饋源，主反射面配有伺服跟蹤單元及主控單元；所述主反射面、副反射面與饋源同軸心設(shè)置，所述主反射面與副反射面的其中一個可繞軸心旋轉(zhuǎn)并配有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)的主反射面或副反射面上偏心設(shè)置有信號局部失效區(qū)域。

所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)勻速旋轉(zhuǎn)。

所述信號局部失效區(qū)域設(shè)置在副反射面上。

所述信號局部失效區(qū)域設(shè)置在副反射面上場強(qiáng)密度最大處。

所述信號局部失效區(qū)域設(shè)置在主反射面上。

所述信號局部失效區(qū)域設(shè)置在主反射面上的邊緣位置。

一種雙反射面衛(wèi)星天線旋轉(zhuǎn)缺區(qū)跟蹤系統(tǒng)的自動跟蹤方法，其步驟如下：a）當(dāng)所述主反射面軸心偏離衛(wèi)星時，主反射面匯聚衛(wèi)星微波信號到副反射面，并反射至饋源，因信號局部失效區(qū)域旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強(qiáng)度周期波動的信號；

b）所述主控單元接收并處理該信號，根據(jù)信號的強(qiáng)度分布計(jì)算主反射面偏離衛(wèi)星的方向，根據(jù)信號強(qiáng)度極值偏差計(jì)算主反射面偏離衛(wèi)星的程度；

c）所述主控單元驅(qū)動伺服跟蹤單元，使主反射面向衛(wèi)星方向移動；

d）當(dāng)所述主反射面軸心對準(zhǔn)衛(wèi)星時，信號局部失效區(qū)域旋轉(zhuǎn)時饋源獲取的信號強(qiáng)度相同，所述主控單元保持伺服跟蹤單元狀態(tài)不變。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明與步進(jìn)跟蹤相比，精度高、響應(yīng)快；與圓錐掃描跟蹤相比，主反射面與副反射面同軸心設(shè)置，減小了旁瓣，降低了臨星干擾，提高了適用性；與單脈沖跟蹤相比，利用旋轉(zhuǎn)的、偏心的信號局部失效區(qū)域就能獲取型號強(qiáng)度周期變化的類正弦信號，設(shè)備簡單，成本低廉。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一正對衛(wèi)星時的示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例一中信號局部失效區(qū)域的示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例一正對衛(wèi)星時副反射面的場強(qiáng)密度示意圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例一偏離衛(wèi)星時副反射面處于一號位置的示意圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例一中副反射面處于一號位置時的場強(qiáng)密度示意圖。

圖6是本發(fā)明實(shí)施例一偏離衛(wèi)星時副反射面處于二號位置的示意圖。

圖7是本發(fā)明實(shí)施例一中副反射面處于二號位置時的場強(qiáng)密度示意圖。

圖8是本發(fā)明實(shí)施例一中饋源接收的信號曲線。

圖9是本發(fā)明實(shí)施例一的原理框圖。

圖10是本發(fā)明實(shí)施例二正對衛(wèi)星時的示意圖。

圖11是本發(fā)明實(shí)施例二中信號局部失效區(qū)域的示意圖。

主反射面1、副反射面2、饋源3、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4、信號局部失效區(qū)域5。

具體實(shí)施方式

下面以環(huán)焦天線作實(shí)施例并結(jié)合附圖本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例一中，如圖1、圖2所示，一種環(huán)焦天線的自動跟蹤系統(tǒng)，包括主反射面1、副反射面2、饋源3，主反射面1配有伺服跟蹤單元及主控單元，主反射面1、副反射面2與饋源3同軸心設(shè)置，副反射面2可繞軸心旋轉(zhuǎn)并配有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4，副反射面2的場強(qiáng)密度最大處偏心設(shè)置有信號局部失效區(qū)域5。

實(shí)施例一中，信號局部失效區(qū)域5可采用局部缺省、信號吸收涂層等方式來實(shí)現(xiàn)。

實(shí)施例一中，如圖1所示，當(dāng)主反射面1的軸心對準(zhǔn)衛(wèi)星時，主反射面1匯聚微波信號到副反射面2，在副反射面2上場強(qiáng)分布是不均勻的，越靠近主反射面1邊緣匯聚的微波場強(qiáng)越密集，即越靠近副反射面2中心的場強(qiáng)越密集，即如圖3所示。此時副反射盤2旋轉(zhuǎn)一周，信號局部失效區(qū)域5損失的微波信號能量在旋轉(zhuǎn)圓周上是相同的，即饋源3會接收到平穩(wěn)的信號。

實(shí)施例一中，如圖4、圖6所示，當(dāng)主反射面1的軸心偏離衛(wèi)星，副反射面2分別處于一號位置與二號位置時，副反射面2上的場強(qiáng)密度分布分別如圖5、圖7所示。此時副反射盤2旋轉(zhuǎn)一周，信號局部失效區(qū)域5損失的微波信號能量在旋轉(zhuǎn)圓周上是不同的，饋源3實(shí)際會接收到強(qiáng)度周期波動的信號，其信號波形與信號局部失效區(qū)域5的位置、賦形、轉(zhuǎn)速都有關(guān)系，當(dāng)技術(shù)參數(shù)調(diào)節(jié)恰當(dāng)，信號強(qiáng)度就會表現(xiàn)為如圖8所示的類正弦波。

實(shí)施例一中的環(huán)焦天線自動跟蹤系統(tǒng)的自動跟蹤方法，其步驟如下：a）當(dāng)所述主反射面1軸心偏離衛(wèi)星時，主反射面1匯聚衛(wèi)星微波信號到副反射面2，并反射至饋源3，因信號局部失效區(qū)域5旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強(qiáng)度周期波動的信號；b）所述主控單元接收并處理該信號，根據(jù)信號的強(qiáng)度分布計(jì)算主反射面1偏離衛(wèi)星的方向，根據(jù)信號強(qiáng)度極值偏差計(jì)算主反射面1偏離衛(wèi)星的程度；c）所述主控單元驅(qū)動伺服跟蹤單元，使主反射面1向衛(wèi)星方向移動；d）當(dāng)所述主反射面1軸心對準(zhǔn)衛(wèi)星時，信號局部失效區(qū)域5旋轉(zhuǎn)時饋源3獲取的信號強(qiáng)度相同，所述主控單元保持伺服跟蹤單元狀態(tài)不變?；趯?shí)施例一的衛(wèi)星天線自動跟蹤方法與步進(jìn)跟蹤相比，精度高、響應(yīng)快；與圓錐掃描跟蹤相比，主反射面1與副反射面2同軸心設(shè)置，減小了旁瓣，降低了臨星干擾，提高了適用性；與單脈沖跟蹤相比，利用旋轉(zhuǎn)的、偏心的信號局部失效區(qū)域5就能獲取型號強(qiáng)度周期變化的類正弦信號，設(shè)備簡單，成本低廉。

實(shí)施例一中，如圖1、圖2所示，信號局部失效區(qū)域5設(shè)置在副反射面2的場強(qiáng)密度最大處附近。副反射面2的尺寸較小，良好的設(shè)計(jì)可保證快速穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，即實(shí)現(xiàn)較快的跟蹤速度與較高的跟蹤精度，轉(zhuǎn)速足夠高時，實(shí)施例一能夠接近甚至超過單脈沖跟蹤的技術(shù)性能；信號局部失效區(qū)域5設(shè)置場強(qiáng)密度較大的區(qū)域，能進(jìn)一步提高跟蹤速度與跟蹤精度。

實(shí)施例二中，如圖10、圖11所示，主反射面1旋轉(zhuǎn)，且信號局部失效區(qū)域5設(shè)置在主反射面1的邊緣位置，其原理與實(shí)施例一相通，都是利用帶偏心信號局部失效區(qū)域5反射面的旋轉(zhuǎn)，來獲取強(qiáng)度周期波動的信號，以此為基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星天線的自動跟蹤。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為了說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮例。而這些屬于本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神所引申出的顯而易見的變化或變動仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。