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卫星天线解密(地球站天线跟踪卫星技术解析)

通信系统如果能保持正常工作,天线必须准确可靠地对准通信卫星。

目前地球站天线跟踪卫星的方法一般有3种,如下图:

下面对各种跟踪方法进行介绍:

1、手动跟踪

通过人工按时调整天线的指向,使接收卫星信号最强。手动跟踪最简单,适用于10M以下的天线(船载、机载除外)。

2、程序跟踪

将卫星轨道预报的数据和从天线角度检测器来的天线位置角度值一并输入计算机,计算机对这些数据进行处理、运算、比较得出卫星轨道和天线实际角度在标准时间内的角度差值,然后将此值送入伺服电路,驱动天线,消除误差角。

3、自动跟踪

根据地球站接收到卫星所发出的信标信号,检测出误差信号,驱动跟踪系统,使天线自动对准卫星。大、中型地球站都采用自动跟踪为主、手动跟踪和程序跟踪为辅的方式。

自动式跟踪原理不同,自动跟踪可分为3种体制:

A:步进式跟踪

当地球站捕获到卫星发射的信标信号后,先向某一方向移动一定的步距角,这时比较与原来位置的信标信号强弱,如果发现比原来的信号强,则表示移动方向正确,继续移动直到信号最强;如果信号变弱了,则表示移动的方向错误,应向反方向移动,直到信号最强。

上面的描述仅仅从一个平面分析了跟踪的过程,实际上步进跟踪系统,是在方位和俯仰两个平面内交替地进行跟踪的。

步进式跟踪原理和设备简单、价格低廉。在目前卫星位置精度提高和微型计算机技术飞速发展的情况下,有越来越多的固定站倾向于使用步进式跟踪方式。

B:圆锥扫描跟踪

圆锥扫描跟踪是将馈源喇叭绕天线对称轴做圆周运动,或将副面倾斜旋转,以使天线波束呈圆锥状旋转。当天线对准卫星时,地球站接收到的信标电平是一恒定值;当天线轴偏离卫星时,将会产生一个与天线偏离方向有关的调制信号,根据此调制信号的幅度和相位来判断天线的指向误差。控制系统会根据指向误差值,对天线进行调整,直到天线对准卫星。

C:单脉冲跟踪

单脉冲跟踪是在一个脉冲的间隔时间内就能确定天线波束偏离卫星的方向,并能驱动伺服系统使天线迅速对准卫星。这种天线有4个馈源,按4个象限排列,每个馈源产生一个波束,这4个波束的信号叠加得到;上面两个波束之和与下面两个波束之和相减,得到“俯仰差”波束;左边两个波束之和与右边两个波束之和相减,得到“方位差”波束。

因此单脉冲天线有1个“和波束”2个“差波束”。当天线波束对准卫星时,天线只能收到“和波束”的信号,2个“差波束”信号输出为零。

当“差波束”不为零时,控制系统会根据“差波束”的值,对天线进行调整,直到天线对准卫星。

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