全空域多目標(biāo)測控通信系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種基于球面陣天線和數(shù)字波束形成(Digital Beam Forming)的全空域多目標(biāo)測控通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國航空航天事業(yè)的發(fā)展，在空間、臨近空間、空中的飛行器數(shù)目越來越多，全空域多目標(biāo)測控成為航天測控領(lǐng)域的一個突出問題。目前國內(nèi)在航天測控通信領(lǐng)域中，能實現(xiàn)對全空域(方位0°?360°，俯仰5°?90° )內(nèi)多目標(biāo)同時進行測控通信的系統(tǒng)幾乎還是空白。為了實現(xiàn)多目標(biāo)同時測控，以往全空域多目標(biāo)同時測控技術(shù)只有通過建立多個傳統(tǒng)的測控通信站，架設(shè)與需要同時測控通信的目標(biāo)數(shù)相同的測控天線設(shè)備，每套測控天線設(shè)備僅能對一個目標(biāo)或者星座進行測控，多套測控天線同時工作才能實現(xiàn)多目標(biāo)同時測控通信。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對航天測控領(lǐng)域中的全空域多目標(biāo)同時測控技術(shù)存在的不足之處，提供一種利用球面陣天線和數(shù)字波束形成技術(shù)，不依賴機械伺服設(shè)備，能夠有效節(jié)約人力、物力等資源成本，并能同時對全空域內(nèi)的多個飛行器進行測控通信，基于球面陣天線和DBF的全空域多目標(biāo)測控通信系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的方案是:一種全空域多目標(biāo)測控通信系統(tǒng)，包括由半球體和柱體兩部分構(gòu)成的球面陣天線、T/R組件、含有發(fā)射波束形成處理機和接收波束形成處理機的數(shù)字波束形成DBF設(shè)備和綜合基帶池，其特征在于:球面陣天線和數(shù)字波束形成DBF設(shè)備，在全空域范圍內(nèi)同時形成N ^ 2個波束，每個波束指向一個需要測控通信的飛行器，每個波束的指向都隨著被跟蹤目標(biāo)的移動而同步變化，其中，半球體和柱體上各自排列有至少2個天線陣元，且每個天線陣元的T/R組件的下行通道輸出端與接收波束形成處理機的輸入端相連，所有T/R組件的上行通道的輸入端與發(fā)射波束形成處理機的輸出端相連，T/R組件將球面陣天線接收到的射頻信號轉(zhuǎn)換為中頻信號輸出到接收波束形成處理機，將發(fā)射波束形成處理機輸出的發(fā)射波束信號轉(zhuǎn)換為射頻信號送到球面陣天線發(fā)射出去；發(fā)射波束形成處理機接收綜合基帶池輸出的遙控信號，形成指向各測控目標(biāo)的發(fā)射波束，然后把發(fā)射信號送到每一路T/R組件，經(jīng)過上變頻和放大后通過球面陣天線發(fā)射出去；接收波束形成處理機對輸入信號進行處理形成指向各測控目標(biāo)的波束，輸出到綜合基帶池，綜合基帶池將飛行器的遙控信息發(fā)送到數(shù)字波束形成DBF設(shè)備形成發(fā)射波束，對接收波束信號進行解調(diào)處理，得到目標(biāo)的遙測信息、距離和速度數(shù)據(jù)。
[0005]本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果:
本發(fā)明采用球面陣天線和數(shù)字波束形成DBF技術(shù)，在全空域(方位角0°?360°，俯仰角5°?90° )，同時形成N(N彡2)個波束，每個波束指向一個需要測控通信的飛行器，每個波束的指向都隨著被跟蹤目標(biāo)的移動而同步變化，保證測控通信不中斷。
[0006]本發(fā)明利用球面陣天線和數(shù)字波束形DBF形成技術(shù)，不依賴機械伺服設(shè)備，掃描范圍可覆蓋方位0°?360°，俯仰0°?90°，通過形成多個波束，能夠同時對全空域內(nèi)的多個飛行器進行測控，能夠同時對全空域內(nèi)的多個飛行器進行測控。實現(xiàn)了利用一套測控設(shè)備同時全空域內(nèi)的多個飛行器進行測控的功能，有效節(jié)約了人力、物力等資源成本。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明全空域多目標(biāo)測控通信系統(tǒng)的原理框圖。
[0008]圖2表示本發(fā)明中的球面陣天線的外觀圖。
[0009]圖3是圖1同時對16顆衛(wèi)星進行測控的一個實施例原理示意圖。
【具體實施方式】
[0010]為了進一步說明而不是限制本發(fā)明的上述實現(xiàn)方式，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施范圍之中。所有這些構(gòu)思應(yīng)視為本技術(shù)所公開的內(nèi)容和本發(fā)明的保護范圍。
[0011]在圖1描述的一個最佳實施例中，全空域多目標(biāo)測控通信系統(tǒng)，包括球面陣天線、T/R組件、數(shù)字波束形成設(shè)備、綜合基帶池。球面陣天線從外表來看，由圖2所示的半球體和柱體兩部分構(gòu)成，半球體和柱體上各自排列有不少于2個的天線陣元。半球體可以是完全幾何意義上的光滑的半球體，也可以是采用多邊形拼接而成的多面體。
[0012]全空域多目標(biāo)測控通信系統(tǒng)中，數(shù)字波束形成設(shè)備分為發(fā)射波束形成處理機和接收波束形成處理機，T/R組件的數(shù)量與天線陣元數(shù)量相同。全空域多目標(biāo)測控通信系統(tǒng)在全空域范圍內(nèi)同時形成N多2個目標(biāo)波束，每個波束指向一個需要測控通信的飛行器，每個波束的指向都隨著被跟蹤目標(biāo)的移動而同步變化，N為自然數(shù)。每個波束指向一個需要測控通信的飛行器，每個波束的指向都隨著被跟蹤目標(biāo)的移動而同步變化，其中，半球體和柱體上各自排列有至少2個天線陣元，且每個天線陣元的T/R組件的下行通道輸出端與接收波束形成處理機的輸入端相連，所有T/R組件的上行通道的輸入端與發(fā)射波束形成處理機的輸出端相連，T/R組件將球面陣天線接收到的射頻信號轉(zhuǎn)換為中頻信號輸出到接收波束形成處理機，將發(fā)射波束形成處理機輸出的發(fā)射波束信號轉(zhuǎn)換為射頻信號送到球面陣天線發(fā)射出去；發(fā)射波束形成處理機接收綜合基帶池輸出的遙控信號，形成指向各測控目標(biāo)的發(fā)射波束，然后把發(fā)射信號送到每一路T/R組件，經(jīng)過上變頻和放大后通過球面陣天線發(fā)射出去；接收波束形成處理機對輸入信號進行處理形成指向各測控目標(biāo)的波束，輸出到綜合基帶池，綜合基帶池將飛行器的遙控信息發(fā)送到數(shù)字波束形成DBF設(shè)備形成發(fā)射波束，對接收波束信號進行解調(diào)處理，得到目標(biāo)的遙測信息、距離和速度數(shù)據(jù)。
[0013]T/R組件的數(shù)量與天線陣元數(shù)量相同，且每個T/R組件分為上行、下行通道，上行通道完成對發(fā)射信號的放大和上變頻，將中頻信號轉(zhuǎn)換為射頻信號，下行通道完成對接收信號的低噪聲放大和下變頻，將接收到的射頻信號轉(zhuǎn)化為中頻信號。為了降低插損，球面陣天線與T/(含雙工器)R組件在結(jié)構(gòu)上進行一體化設(shè)計，每個陣元后面連接一個T/R組件，陣元與T/R組件之間通過結(jié)構(gòu)件連接。
[0014]綜合基帶池包含有與測控目標(biāo)數(shù)目相同的數(shù)字基帶終端，通過資源調(diào)度，每個測控目標(biāo)匹配一個數(shù)字基帶終端，數(shù)字基帶終端完成發(fā)射數(shù)據(jù)的編碼、調(diào)制以及接收信號的測距、測速等數(shù)據(jù)的解算。
[0015]參閱圖2。球面陣天線半球體以是完全幾何意義上的光滑的半球體或采用多邊形拼接而成的半球面多面體，完成射頻信號的接收與發(fā)射。
[0016]參閱圖3。為進一步說明本發(fā)明，下面以含1000個陣元的球面陣天線及配套設(shè)備，同時對16顆衛(wèi)星進行測控為其中一個實施例，說明全空域多目標(biāo)測控的發(fā)