一種方向回溯離散陣列的逆向波束控制方法
【專(zhuān)利摘要】一種應(yīng)用于方向回溯離散陣列的逆向波束控制方法，包括：將系統(tǒng)確定的導(dǎo)引信息調(diào)制到頻率可實(shí)時(shí)調(diào)整的載頻上，生成逆向?qū)б盘?hào)；將該信號(hào)發(fā)射給方向回溯陣列；方向回溯陣列對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，獲得導(dǎo)引信息并解算導(dǎo)引信息的共軛相位；依據(jù)解算得到的共軛相位合成共軛相位信號(hào)；對(duì)“共軛相位信號(hào)”進(jìn)行功率放大并經(jīng)由方向回溯陣列發(fā)射出去。該方法使處于離散狀態(tài)，彼此獨(dú)立的非相干本地振蕩器，生成相位相干且相位與導(dǎo)引信息相位共軛的微波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了微波波束指向沿導(dǎo)引信號(hào)入射方向回溯的逆向波束控制，即能保護(hù)系統(tǒng)核心頻率秘密的安全，又可以通過(guò)跳頻來(lái)規(guī)避惡意干擾，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種方向回溯離散陣列的逆向波束控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于能量無(wú)線(xiàn)傳輸領(lǐng)域，具體地，設(shè)及一種用于微波無(wú)線(xiàn)能量傳輸和自動(dòng) 跟蹤通信系統(tǒng)的方向回溯離散陣列的逆向波束控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，實(shí)現(xiàn)能量無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)闹饕绞接?；激光、超聲波、電磁禪合和微波。它們有各 自的適用范圍。近距離情況下，可W選擇超聲波和電磁禪合；遠(yuǎn)距離的情況下，可W選擇激 光或者微波。激光技術(shù)實(shí)現(xiàn)中遠(yuǎn)距離的能量傳輸，其優(yōu)點(diǎn)是波束窄，缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換效率低、功 率容量有限?，F(xiàn)在激光無(wú)線(xiàn)能量傳輸?shù)囊粋€(gè)目標(biāo)是提高轉(zhuǎn)換效率，達(dá)到或者接近微波無(wú)線(xiàn) 能量傳輸系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。相對(duì)激光能量無(wú)線(xiàn)傳輸，微波無(wú)線(xiàn)能量傳輸技術(shù)具有轉(zhuǎn)換效率 高，功率容量高的優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)階段最有發(fā)展優(yōu)勢(shì)的能量無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)。
[0003] 微波無(wú)線(xiàn)能量傳輸技術(shù)是將其他形式的能量轉(zhuǎn)換為微波，通過(guò)空間傳輸再由接收 天線(xiàn)接收，經(jīng)過(guò)整流電路轉(zhuǎn)換為直流能量。微波無(wú)線(xiàn)能量傳輸，通常應(yīng)用在傳輸距離較遠(yuǎn)的 工況，因此需要相對(duì)較大的發(fā)射與接收天線(xiàn)，通常W天線(xiàn)陣列的形態(tài)存在。為了盡量減小接 收天線(xiàn)的尺寸和占地面積，需要使用較窄的波束，讓能量集中在接收天線(xiàn)陣列的范圍內(nèi)。
[0004] 對(duì)比現(xiàn)行的可再生能源，來(lái)自太空的太陽(yáng)能擁有光明的前景。作為一種新的能源 系統(tǒng)，空間太陽(yáng)能可W 24小時(shí)供應(yīng)，不排放C02,可保證人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。太陽(yáng)能發(fā) 電衛(wèi)星在幾十年前就曾作為能滿(mǎn)足可持續(xù)發(fā)展和不排放C02的清潔能源供應(yīng)的基礎(chǔ)可行 的候選方案之一提出。太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星被設(shè)計(jì)為一顆在地球靜止軌道（GEO)上運(yùn)行的、作 為發(fā)電站的巨大衛(wèi)星，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，再將電能轉(zhuǎn)化為微波能，通過(guò)微波無(wú)線(xiàn)能量傳 輸系統(tǒng)和地面的無(wú)線(xiàn)能量接收系統(tǒng)傳輸?shù)降孛妗?br> [0005] 即便是地球同步軌道上的衛(wèi)星，其星下點(diǎn)和衛(wèi)星姿態(tài)都不能保證完全靜止，總有 相對(duì)于地面接收天線(xiàn)陣列的運(yùn)動(dòng)與漂移。另外，衛(wèi)星的姿態(tài)還要隨著衛(wèi)星與太陽(yáng)相對(duì)位置 在四季的變化而調(diào)整。在衛(wèi)星漂移與姿態(tài)調(diào)整的過(guò)程中，必須始終保持用于能量傳輸?shù)奈?波波束精確指向地面接收站，該就對(duì)微波波束的指向控制與調(diào)整的精度和相應(yīng)速度提出了 很高的要求。W如下粗略估計(jì)為例；地球同步軌道典型高度為=萬(wàn)六千公里，如果地面接收 天線(xiàn)直徑按照5公里記，用于能量傳輸?shù)奈⒉úㄊ型?、偏差?%記，則微波波束控制精度 需要達(dá)到0. 0004度。
[0006] 波束控制與調(diào)整主要有機(jī)械指向、基于相控陣天線(xiàn)陣列的主動(dòng)波束指向控制和基 于方向回溯陣列的逆向波束控制等方法。因?yàn)橛糜谖⒉o(wú)線(xiàn)能量傳輸?shù)陌l(fā)射天線(xiàn)尺寸巨 大，機(jī)械指向不適用與太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星的波束指向控制?；谙嗫仃囂炀€(xiàn)的主動(dòng)波束控制， 其波束控制精度，受移相器相位控制精度的制約，工程上成熟的移相器移相精度在1度左 右，對(duì)應(yīng)的波束控制精度在0. 23度左右。遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星的波束指向精度要 求。另外，基于相控陣天線(xiàn)的主動(dòng)波束控制，首先要完成對(duì)地面導(dǎo)引信號(hào)的波達(dá)方向估計(jì)， 該必然要引起額外的響應(yīng)延遲。
[0007] 相比之下，基于方向回溯陣列的逆向波束控制法最適合太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星的波束指 向控制。逆向波束控制又名"方向回溯"，采用逆向波束控制體制的天線(xiàn)陣列能夠自動(dòng)跟蹤 來(lái)波方向，而不需要預(yù)先驗(yàn)證來(lái)波的方向。逆向波束控制可W在移動(dòng)平臺(tái)間、移動(dòng)平臺(tái)與基 站、衛(wèi)星與衛(wèi)星、衛(wèi)星與地面之間建立可靠的連接，同時(shí)，通信鏈路的增益由于天線(xiàn)陣的功 率合成效應(yīng)而得到顯著提高。
[000引太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星采用逆向波束控制，可W實(shí)現(xiàn)微波發(fā)射天線(xiàn)波束的完全自動(dòng)控 審IJ，可W適應(yīng)太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星的動(dòng)態(tài)變化。該系統(tǒng)只需要從地面發(fā)射一個(gè)導(dǎo)向信號(hào)，發(fā)射天 線(xiàn)的波束就可W精確地指向地面?？臻g微波發(fā)射天線(xiàn)的每個(gè)組元的相位按照地面導(dǎo)向信號(hào) 的相位的共輛進(jìn)行控制，從而合成一個(gè)反向傳輸?shù)奈⒉úㄊ?br> [0009] 逆向波束導(dǎo)引技術(shù)源于反向天線(xiàn)陣，反向天線(xiàn)陣源于LC. Van At化博：t設(shè)計(jì)的Van Atta陣。Van Atta陣的結(jié)構(gòu)是用等長(zhǎng)的傳輸線(xiàn)連接成對(duì)的天線(xiàn)單元，成對(duì)的天線(xiàn)單元必須 呈中屯、對(duì)稱(chēng)分布，單元天線(xiàn)接收到的信號(hào)傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)的陣元上去發(fā)射，發(fā)射波束自動(dòng)指向 入射波方向。
[0010] Van Atta反向陣列天線(xiàn)是逆向波束控制的維形，不易與微波射頻前端子系統(tǒng)進(jìn)行 一體化設(shè)計(jì)。因此，反向天線(xiàn)陣又發(fā)展出"共輛相位混頻"體制的反向陣列天線(xiàn)。
[0011] "共輛相位混頻"體制的反向陣列天線(xiàn)基于如下假定；當(dāng)引導(dǎo)信號(hào)福射源距離天 線(xiàn)陣列很遠(yuǎn)時(shí)，到達(dá)天線(xiàn)陣列的波前為平面波。設(shè)引導(dǎo)信號(hào)電磁波抵達(dá)天線(xiàn)陣面的相位為 〇、-〇)、-2〇)、-3〇)，為使天線(xiàn)陣列的福射方向圖主瓣指向引導(dǎo)信號(hào)方向，則需要天線(xiàn)的各個(gè) 基本福射單元的相差為0、。、2。、3。。由此可見(jiàn)，在各個(gè)基本福射單元，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行 相位共輛后，再發(fā)射出去，就可W使天線(xiàn)方向圖主瓣指向來(lái)波方向，從而實(shí)現(xiàn)逆向波束控制 的目的。
[0012] 外差混頻器是獲得相位共輛的一個(gè)簡(jiǎn)單有效的方法，當(dāng)本地振蕩器（LO)的頻率 是引導(dǎo)信號(hào)頻率的兩位時(shí)，引導(dǎo)信號(hào)和本振信號(hào)混頻后的低邊帶信號(hào)具有與引導(dǎo)信號(hào)相同 的頻率和共輛的相位。把共輛相位混頻技術(shù)應(yīng)用于反向陣列天線(xiàn)，通過(guò)兩倍本振與每個(gè)基 本福射單元接收到的引導(dǎo)信號(hào)混頻，獲得共輛相位信息，利用該一共輛相位，就可W實(shí)現(xiàn)天 線(xiàn)陣列對(duì)來(lái)波的自動(dòng)方向回溯。
[0013] 在共輛相位混頻體制的波束逆向控制系統(tǒng)中，空間微波發(fā)射天線(xiàn)的控制系統(tǒng)采用 共輛混頻器，所有的共輛相位混頻器都有線(xiàn)"（微波電纜或者微帶傳輸線(xiàn)）的方式從同 一本地振蕩器獲取相干的參考相位，從引導(dǎo)信號(hào)中提取方位信息，生成與地面導(dǎo)向信號(hào)的 相位共輛的發(fā)射信號(hào)，該發(fā)射信號(hào)經(jīng)微波放大器放大后，由空間微波發(fā)射天線(xiàn)發(fā)射出去，從 而合成一個(gè)反向傳輸?shù)奈⒉úㄊ?共輛相位混頻體制"逆向波束控制的優(yōu)點(diǎn)是，響應(yīng)時(shí)間 短，速度快。該體制的缺點(diǎn)是，統(tǒng)一的相干參考相位需要被精確的分配到每一個(gè)相位控制單 元上，只適用于規(guī)模較小且陣元間具有物理連接的陣列，相位分配誤差會(huì)逐級(jí)累積。
[0014] 對(duì)于空間太陽(yáng)能電站，其位于軌道空間的發(fā)射天線(xiàn)尺寸巨大，達(dá)到公里級(jí)別。不能 一次發(fā)射入軌，只能一次發(fā)射一部分天線(xiàn)模塊，再進(jìn)行在軌組裝，拼接成公里級(jí)別尺度的發(fā) 射天線(xiàn)。本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，每次發(fā)射的天線(xiàn)模塊之間是離散的，無(wú)法再有線(xiàn)"（微波電纜或者 微帶傳輸線(xiàn)）連接的方式，將統(tǒng)一的參考本振相位分配到每一個(gè)福射單元。因此，有必要開(kāi) 發(fā)一種能支持離散陣列進(jìn)行波束方向回溯的逆向波束控制方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種方向回溯離散陣列 的逆向波束控制方法，W解決方向回溯陣列和反向天線(xiàn)普遍采用的"共輛相位混頻"體制必 須將本地振蕩器產(chǎn)生的統(tǒng)一參考相位通過(guò)復(fù)雜的分配網(wǎng)絡(luò)逐個(gè)分配到每個(gè)陣元，W及導(dǎo)引 信號(hào)頻率信息處于公開(kāi)狀態(tài)，容易被惡意干擾的問(wèn)題。通過(guò)本發(fā)明的方法，將導(dǎo)引信息頻率 與導(dǎo)引信號(hào)頻率分開(kāi)，將導(dǎo)引信息頻率隱藏在導(dǎo)引信號(hào)之中，不依賴(lài)參考相位分配網(wǎng)絡(luò)的 逆向波束控制方法。因?yàn)樵摲椒ú恍枰獏⒖枷辔环峙渚W(wǎng)絡(luò)，所W應(yīng)用該方法的方向回溯陣 列可W是連續(xù)的，也可W是離散的。而現(xiàn)有的"共輛相位混頻"體制無(wú)法支持離散陣列。
[0016] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案包括：
[0017] 一種方向回溯離散陣列的逆向波束控制方法，包括W下步驟：
[001引 S1.根據(jù)用戶(hù)需求和系統(tǒng)的限定，確定逆向?qū)б畔⒌墓ぷ黝l率，生成逆向?qū)б?息 g (t);
[0019] S2.將步驟SI生成的逆向?qū)б畔(t)調(diào)制到載頻f(t)上，得到導(dǎo)引信號(hào) g(t) ? f (t);
[0020] S3.經(jīng)由地面控制中心將步驟S2得到的導(dǎo)引信號(hào)g(t)，f(t)發(fā)射到方向回溯離 散陣列；
[0021] S4.方向回溯離散陣列對(duì)接收到的導(dǎo)引信號(hào)g(t) ? f(t)進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)初始的逆 向?qū)б畔(t);
[0022] S5.求解步驟S4恢復(fù)的逆向?qū)б畔(t)的共輛相位抑
[0023] S6.使用步驟S5解算出的共輛相位合成導(dǎo)引信息的共輛相位信號(hào)
[0024] S7.對(duì)步驟S6輸出的共輛相位信號(hào)^進(jìn)行功率放大得到信號(hào)，然后將該 信號(hào)經(jīng)由方向回溯離散陣列中相應(yīng)的天線(xiàn)發(fā)射出去。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明的方向回溯離散陣列的逆向波束控制方法具有有益 的技術(shù)效果，包括：
[0026] 1、由于本發(fā)明將導(dǎo)引信息頻率與導(dǎo)引信號(hào)頻率分開(kāi)，將導(dǎo)引信息頻率隱藏在導(dǎo)引 信號(hào)之中，導(dǎo)引信息受到調(diào)制及編碼方式的保護(hù)，因此提高了導(dǎo)引信息的安全性，可W對(duì)抗 "偽導(dǎo)弓I"方式的方向偷引。
[0027] 2、由于本發(fā)明將導(dǎo)引信息頻率與導(dǎo)引信號(hào)頻率分開(kāi)，將導(dǎo)引信息頻率隱藏在導(dǎo)引 信號(hào)之中，在改變導(dǎo)引信號(hào)頻率的同時(shí)可W保持導(dǎo)引信息的頻率特征不變，因此，可W通過(guò) 跳頻的方式對(duì)抗干擾。
[002引 3、由于本發(fā)明采用直接從導(dǎo)引信號(hào)中提取解調(diào)所需要的載波，完成載波同步，因 此，不需要參考相位分配網(wǎng)絡(luò)（即本振分配網(wǎng)絡(luò)），解調(diào)所需的本振信號(hào)由載波恢復(fù)技術(shù)直 接從導(dǎo)引信號(hào)中獲得。
[0029] 4、不需要W有線(xiàn)方式精確分配唯一的本地振蕩器的參考相位，不要求發(fā)射天線(xiàn)陣 列連續(xù)分布。支持天線(xiàn)陣列離散分布，可使用從不相干的離散本地振蕩器從導(dǎo)引信號(hào)中生 成相干的共輛相位信號(hào)。因?yàn)椴辉傩枰獙⑽ㄒ坏谋镜卣袷幤鞯南辔环峙涞綌?shù)千萬(wàn)個(gè)共輛相 位產(chǎn)生電路，不再需要為保證相位同步而引入的校準(zhǔn)回路，從而節(jié)省了成本和開(kāi)銷(xiāo)。
[0030] 5、抗干擾能力強(qiáng)
[0031] 傳統(tǒng)的基于"共輛相位混頻"體制的逆向波束控制方法的引導(dǎo)信號(hào)為頻率信息公 開(kāi)的單頻連續(xù)波，面對(duì)頻率阻塞型干擾，沒(méi)有對(duì)抗干擾的手段。因?yàn)槠漕l率信息和調(diào)制信息 公開(kāi)，也無(wú)法應(yīng)對(duì)角度偷引型干擾，從而導(dǎo)致高能波束偏離預(yù)期的照射目標(biāo)。本發(fā)明采用的 引導(dǎo)信號(hào)不再是相位共扼混頻體制中的單頻連續(xù)波，而是攜帶有導(dǎo)引信息的調(diào)制信號(hào)。因 為"引導(dǎo)信息"可W被調(diào)制到任意頻率的載波上，所W，反向?qū)б盘?hào)具有充分的備份頻率， 在某個(gè)頻點(diǎn)遭受阻塞干擾時(shí)，可W方便的切換到備份頻率去。
[0032] 6、溫度自適應(yīng)能力強(qiáng)
[0033] 微波無(wú)線(xiàn)能量傳輸系統(tǒng)的工作溫度在1公里口徑的范圍內(nèi)，不可能是均勻的。在 傳統(tǒng)的基于"共輛相位混頻"體制的逆向波束控制方法中，該就將引起統(tǒng)一參考相位在傳遞 過(guò)程中，因?yàn)閭鬟f路徑的溫度不同而產(chǎn)生不一致的相位誤差。雖然校準(zhǔn)回路可W部分解決 該問(wèn)題，但是成本和計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)將急劇增加。共輛相位合成體制沒(méi)有統(tǒng)一參考相位傳遞問(wèn)題， 各個(gè)模塊各自獨(dú)立，從而具有溫度自調(diào)節(jié)能力。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1為本發(fā)明方法的實(shí)施流程圖；
[0035] 圖2為導(dǎo)引信號(hào)處理及逆向信號(hào)產(chǎn)生流程圖；
[0036] 圖3為本發(fā)明中成對(duì)使用的直接數(shù)字頻率合成器值DS)的離散分布圖；
[0037] 圖4為本發(fā)明的實(shí)施方式總圖。

【具體實(shí)施方式】
[003引下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)根據(jù)本發(fā)明的方向回溯離散陣列的逆向波束控 制方法做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0039] 本發(fā)明設(shè)及一種使用處于離散狀態(tài)、彼此獨(dú)立的非相干本地振蕩器，生成相位相 干且相位與導(dǎo)引信號(hào)共輛的微波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)微波波束指向沿導(dǎo)引信號(hào)入射方向回溯的逆向 波束控制方法。
[0040] 在根據(jù)本發(fā)明的方法中：1、將導(dǎo)引信息頻率與導(dǎo)引信號(hào)頻率分開(kāi)，使用導(dǎo)引信息 調(diào)制載波，再在已調(diào)信號(hào)中，插入用作導(dǎo)頻的正弦波，將導(dǎo)引信息頻率隱藏在導(dǎo)引信號(hào)之 中；2、作為導(dǎo)引信號(hào)接收端的"方向回溯離散陣列"直接從導(dǎo)引信號(hào)中提取解調(diào)所需要的載 波，完成載波同步。載波同步的方式含有但不限于"自同步法"和"插入導(dǎo)頻法"。3、作為導(dǎo) 引信號(hào)接收端的"方向回溯離散陣列"從導(dǎo)引信號(hào)中解調(diào)出導(dǎo)引信息后，采用如圖2所示的 流程，完成對(duì)導(dǎo)引信息的跟蹤、鎖相及共輛相位合。圖2中采用了一對(duì)使用同一晶體振蕩器 的直接數(shù)字頻率合成器值DS)，使用共同的晶體振蕩器，保證兩個(gè)DDS的隨機(jī)初相同步。其 中DDS-A完成對(duì)導(dǎo)引信號(hào)的跟蹤鎖相，對(duì)解調(diào)得到的"引導(dǎo)信息"進(jìn)行相位鎖定，獲得導(dǎo)引 信息的相位信息。星上計(jì)算機(jī)解算引導(dǎo)信號(hào)的相位信息和相位信息控制碼，求取控制碼的 補(bǔ)碼。該補(bǔ)碼經(jīng)由星載計(jì)算機(jī)注入DDS-B，由孤S-B生成與導(dǎo)引信息具有共輛相位的信號(hào)。 該"相位共輛信號(hào)"經(jīng)由功率放大器放大后，饋入天線(xiàn)模塊福射至自由空間，完成反向波束 導(dǎo)引控制。因此能夠?qū)崿F(xiàn)在不同的DDS對(duì)采用彼此獨(dú)立的非相干晶體振蕩器的情況下，生 成相位相干且相位與導(dǎo)引信息相位共輛的信號(hào)的目的。由于成對(duì)使用的直接數(shù)字頻率合成 器值D巧彼此獨(dú)立，因此沒(méi)有統(tǒng)一參考相位傳遞問(wèn)題，不要求發(fā)射天線(xiàn)陣列連續(xù)分布。支持 天線(xiàn)陣列離散分布。成對(duì)使用的直接數(shù)字頻率合成器值D巧彼此獨(dú)立且自動(dòng)補(bǔ)償晶體振蕩 器初相溫度漂移問(wèn)題，因此，應(yīng)用本發(fā)明的方向回溯離散陣列具有溫度自調(diào)節(jié)能力。
[0041] 該方法解決了傳統(tǒng)逆向波束控制方法中，必須使用一個(gè)唯一的"本地振蕩器"的技 術(shù)約束，及由此技術(shù)約束引起的工程復(fù)雜性和實(shí)施難度。應(yīng)用本發(fā)明所描述的方法，方向回 溯天線(xiàn)陣列不再需要通過(guò)"有線(xiàn)"（微波電纜或者微帶傳輸線(xiàn)）方式將唯一的本地振蕩器的 相位分配到每個(gè)發(fā)射天線(xiàn)上，從而顯著降低了工程復(fù)雜性和實(shí)施難度，使大規(guī)模（公里級(jí) 別）方向回溯離線(xiàn)陣列天線(xiàn)能夠在工程上得W實(shí)現(xiàn)。
[0042] 圖1為根據(jù)本發(fā)明的方法的流程示意圖，如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的方法包括W下 步驟：
[0043] S1.根據(jù)用戶(hù)需求和系統(tǒng)的限定，確定逆向?qū)б畔⒌墓ぷ黝l率，生成逆向?qū)б?息 g (t);
[0044] S2.將步驟SI生成的逆向?qū)б畔(t)調(diào)制到載頻f(t)上，得到導(dǎo)引信號(hào) g(t) ? f (t)；
[0045] S3.經(jīng)由地面控制中心將步驟S2得到的導(dǎo)引信號(hào)g(t)，f(t)發(fā)射到方向回溯離 散陣列；
[0046] S4.方向回溯離散陣列對(duì)步驟S4接收到的導(dǎo)引信號(hào)g(t) -f(t)進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)初 始的逆向?qū)б畔(t);
[0047] S5.求解步驟S4恢復(fù)的逆向?qū)б畔(t)的共輛相位辦S
[0048] S6.使用步驟S5解算出的共輛相位合成導(dǎo)引信息的共輛相位信號(hào)
[0049] S7.對(duì)步驟S6輸出的共輛相位信號(hào)進(jìn)行功率放大得到信號(hào)^亥信號(hào)經(jīng) 由方向回溯離散陣列中相應(yīng)的天線(xiàn)發(fā)射出去。
[0050] 本發(fā)明所采用的導(dǎo)引信號(hào)不再是相位共扼混頻體制中的單頻連續(xù)波，而是將導(dǎo)引 信息調(diào)制到頻率可W任意選取的載波上，再插入導(dǎo)頻信號(hào)形成導(dǎo)引信號(hào)，導(dǎo)引信號(hào)接收電 路從接收到的攜帶有導(dǎo)引信息的導(dǎo)引信號(hào)中的恢復(fù)載波、完成相位同步，實(shí)現(xiàn)對(duì)"引導(dǎo)信 息"的解調(diào)。
[0化1] 流程圖中第4、5、6、7步由在軌飛行器實(shí)現(xiàn)，【具體實(shí)施方式】如圖2所示，其中，"跟蹤 鎖相"與"共輛相位合成"電路使用雙"直接數(shù)字頻率合成器值DS) "，DDS-A和孤S-B。DDS-A 用于跟蹤鎖相導(dǎo)引信號(hào)，對(duì)解調(diào)得到的"引導(dǎo)信息"進(jìn)行相位鎖定，獲得導(dǎo)引信息的初始相 位信息。星上計(jì)算機(jī)解算引導(dǎo)信號(hào)的相位信息和相位信息控制碼，求取控制碼的補(bǔ)碼。該補(bǔ) 碼經(jīng)由星載計(jì)算機(jī)注入DDS-B，有DDS-B生成與導(dǎo)引信息具有共輛相位的信號(hào)。該"相位共 輛信號(hào)"經(jīng)由功率放大器放大后，饋入天線(xiàn)模塊福射至自由空間，完成反向波束導(dǎo)引控制。 [0化2] 本發(fā)明的方向回溯離散陣列的逆向波束控制方法可W支持彼此沒(méi)有物理連接、離 散分布的天線(xiàn)陣列構(gòu)成方向回溯離散陣列，如圖4所示，對(duì)于太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星而言，就是若 干顆攜帶有應(yīng)用本發(fā)明方法的方向回溯陣列的太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星可W組成衛(wèi)星編隊(duì)，共同從 空間完成微波無(wú)線(xiàn)能量傳輸?shù)酵粋€(gè)地面接收站。
[0化3] 面向太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星的"方向回溯離散陣列的逆向波束控制方法"需要使用一個(gè) 地面控制中屯、，向空間太陽(yáng)能電站發(fā)射調(diào)制好的"導(dǎo)引信號(hào)"。如圖3所示。地面控制中屯、 位于地面接收站的幾何中屯、。
[0054] 位于軌道空間的微波無(wú)線(xiàn)能量傳輸系統(tǒng)，在接收到地面控制中屯、發(fā)射的"導(dǎo)引信 號(hào)"后，按照?qǐng)D2所示流程和圖4所示的實(shí)施方式，完成導(dǎo)引信號(hào)的接收、導(dǎo)引信息的解調(diào)和 共輛信號(hào)的產(chǎn)生。其中，"跟蹤鎖相"與"共輛相位合成"電路使用雙"直接數(shù)字頻率合成器 值D巧"，即DDS-A和DDS-B。孤S-A用于跟蹤鎖相導(dǎo)引信號(hào)，對(duì)解調(diào)得到的"引導(dǎo)信息"進(jìn)行 相位鎖定，獲得導(dǎo)引信息的初始相位信息。DDS-B生成與導(dǎo)引信息具有共輛相位的信號(hào)，該 共輛信號(hào)經(jīng)由功率放大器進(jìn)行功率放大后，饋入發(fā)射后天線(xiàn)，經(jīng)由發(fā)射天線(xiàn)福射到自由空 間，完成反向波束導(dǎo)引控制。
[0化5] 在此，需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書(shū)中未詳細(xì)描述的內(nèi)容，是本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)本說(shuō) 明書(shū)中的描述W及現(xiàn)有技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的，因此，不做寶述。
[0化6] W上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非用來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。對(duì)于本領(lǐng) 域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，可W對(duì)本發(fā)明做出若干的修改和替換， 所有該些修改和替換都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種方向回溯離散陣列的逆向波束控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
51. 根據(jù)用戶(hù)需求和系統(tǒng)的限定，確定逆向?qū)б畔⒌墓ぷ黝l率，生成逆向?qū)б畔?g(t);
52. 將步驟S1生成的逆向?qū)б畔(t)調(diào)制到載頻f(t)上，得到導(dǎo)引信號(hào) g(t) ?f(t)；
53. 經(jīng)由地面控制中心，將步驟S2得到的導(dǎo)引信號(hào)g(t) *f(t)發(fā)射到方向回溯離散陣 列；
54. 方向回溯離散陣列對(duì)接收到的導(dǎo)引信號(hào)g(t) *f(t)進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)初始的逆向?qū)?引信息g(t);
55. 求解步驟S4恢復(fù)的逆向?qū)б畔(t)的共軛相位辦
56. 使用步驟S5解算出的共軛相位彡合成導(dǎo)引信息的共軛相位信號(hào)
57. 對(duì)步驟S6輸出的共軛相位信號(hào)^進(jìn)行功率放大得到信號(hào)然后將該信號(hào) 經(jīng)由方向回溯離散陣列中相應(yīng)的天線(xiàn)發(fā)射出去。
【文檔編號(hào)】H03L7/26GK104485953SQ201410584805
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】劉海濤, 侯欣賓, 王立, 劉宇飛 申請(qǐng)人:中國(guó)空間技術(shù)研究院