全自动卫星跟踪通信天线电子极化跟踪方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种全自动卫星跟踪通信天线电子极化跟踪方法和装置，包括顺序连接的接收天线模块、双路微波处理模块和中频处理模块，以及与中频处理模块分别连接的卫星接收机和卫星跟踪接收机，以及连接在卫星跟踪接收机和中频处理模块之间的极化跟踪控制器。利用双路微波处理模块进行两路信号放大，并用同一路本振进行下变频处理，形成两路中频信号，极化跟踪控制器根据卫星跟踪接收机输出的检波电压对中频处理模块进行调控，确保输出信号能量始终保持最大。其方法大大降低了设备的复杂度，减少了设备成本，跟踪速度快、精度高。

Electronic polarization tracking method and device for full automatic satellite tracking communication antenna

The present invention discloses a kind of automatic tracking satellite communication antenna electronic polarization tracking method and device comprises a receiving antenna module, sequentially connected dual microwave processing module and intermediate frequency processing module, and the intermediate frequency processing module respectively connected to the satellite receiver and satellite tracking receiver, and the connection between the receiver and the polarization tracking controller of intermediate frequency signal processing module in the satellite. The dual microwave processing module two signals are amplified, and in the same way Benzhen down conversion process, the formation of two intermediate frequency signal, polarization tracking controller based on the voltage detection satellite tracking receiver output of intermediate frequency signal processing module to control, to ensure that the output signal can always maintain the maximum amount. The method greatly reduces the complexity of the equipment, reduces the cost of equipment, fast tracking speed and high accuracy.

【技术实现步骤摘要】
全自动卫星跟踪通信天线电子极化跟踪方法和装置
本专利技术涉及一种基于全自动卫星跟踪通信天线的极化信号合成执行和控制跟踪对准卫星的方法及装置，属于卫星通讯

技术介绍
卫星天线需要在工作过程中实时跟踪卫星，不间断地传递语音、数据、图像等多媒体信息，满足各种条件下的语音或多媒体通信需要。相对于固定卫星通信系统而言，移动卫星通信系统的关键环节在于全自动卫星跟踪通信天线。此种天线需具有在运动中自动跟踪卫星并与其对准的能力，从而使卫星通信系统在运动中保持不间断通信能力。全自动卫星跟踪通信天线的跟踪能力通常体现在对以下四个物理量的跟踪和保持上，这四个跟踪和保持的物理量分别是：方位角、俯仰角、横滚角和极化角。也就是说，全自动卫星跟踪通信天线系统应该具有在载体运动中保持相对于卫星的方位角、俯仰角、横滚角和极化角不变的能力。目前，全自动卫星跟踪通信天线在天线方位角、俯仰角和横滚角动态测量方面拥有成熟的传感器和跟踪控制方法，因此，大多天线系统均可以对方位角、俯仰角、横滚角等物理参数进行精确、动态、闭环跟踪和控制。但是，对于天线的极化角度而言，至今没有理想的天线极化参量动态测量方法，因此，天线极化角的动态跟踪和保持，一直是工程上的一件难题。现有天线极化跟踪方法主要分为：机械式极化跟踪方法和电子式极化跟踪方法。1、机械式极化跟踪方法将天线的馈源或整体固定在一个极化旋转装置上，通过机械旋转的方法实现对极化角的调节和跟踪。其利用惯性测量和卫星定位装置，对载体的运动/角位移及位置进行动态精确测量，系统将测量得到的方位、俯仰、横滚等角度和位移，通过建立运动学数学模型以及天线、载体间的坐标转换模型计算，计算出对应的极化角偏差量，再经由伺服系统对极化角偏差量进行调节，最终实现极化角的动态跟踪和控制。此跟踪方法广泛应用在全自动卫星跟踪通信天线系统的设备之中。其结构原理如图1所示，为了保证天线的跟踪，需要有方位传动机构、俯仰传动机构、极化传动机构分别对卫星天线的天线面进行机械驱动，使得卫星天线可以跟踪卫星信号。为保证运动中对准卫星，其具体方法分别为在三个轴上分别进行圆锥扫描，用卫星跟踪接收机检测最大信号，并由俯仰跟踪控制器、方位跟踪控制器、极化跟踪控制器分别进行极大值的俯仰角、方位角和极化角步进跟踪。由于此跟踪控制方法并没有对天线的极化角或者极化角误差进行直接测量，因此，其实际是一种间接的极化角跟踪方法，即利用测量得到的方位、俯仰、横滚等角度及位移推算出极化角调节量。由于无法对极化角和误差进行直接测量和反馈控制，从控制理论上来讲，此方法属于一种极化角开环控制方法，其实施的基础依赖于对载体姿态的惯性测量和对载体的定位，而惯性系统随时间产生的“漂移”则难以避免，使得系统的测量误差随使用时间的增加而增加，造成极化跟踪性能不够理想。2、电子极化跟踪方法根据前述的问题，工程中又提出了电子极化跟踪方法。现有电子极化跟踪方法采用在微波频段进行合成的方式进行极化跟踪（如CN1040648722、CN204205065等），存在着系统组成复杂、器件成本高、一致性差等问题，实际使用效果不好。而专利CN1041839211中的极化跟踪方法首先需要对极化隔离度进行测量，需要新增两路卫星跟踪接收机对不同极化分量进行测量，进一步增加了系统的复杂度和运行成本，与现有的基于圆锥扫描的极大值卫星跟踪体制不能兼容。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种通过对天线接收的极化信号进行分解、放大和下变频为两路中频信号，通过对两路中频信号进行相位调整与合成，实现对卫星信号极化角的跟踪和对准。本专利技术的结构原理如图2所示，为了保证天线的极化跟踪，只需要增加双路微波处理模块和中频处理模块，卫星跟踪接收机与控制器模块可以与现有天线系统中的结构共用，省去了复杂的极化传动机构部分，保证了整体系统的组成较为简单。由于采用了低成本的中频电子跟踪方式，降低了系统成本，提高了跟踪速度和精度。而整体极化跟踪方式也采用极大值步进跟踪，因此，也易于与方位跟踪、俯仰跟踪等进行集成，进一步降低了系统成本。本专利技术是通过以下技术方案来实现的：全自动卫星跟踪通信天线电子极化跟踪方法，具体步骤包括：步骤1、通过极化跟踪控制器对全自动卫星跟踪通信天线所在当地的经纬度、卫星位置和天线倾角计算天线初始极化角。步骤2、利用一个带有双极化接收天线的接收天线模块接收两路正交线极化或圆极化的卫星信号，通过双路微波处理模块进行两路信号放大，并用同一路本振进行下变频处理，形成两路中频信号。步骤3、根据天线初始极化角调节中频处理模块中两路中频信号的幅度和相位，通过功分器合成、放大信号，然后发送到卫星接收机中进行信号接收以及发送到卫星跟踪接收机中进行闭环极化跟踪控制。步骤4、在天线极化跟踪过程中，极化跟踪控制器根据卫星跟踪接收机输出的检波电压采用极大值步进跟踪方式调控中频处理模块中的衰减器和移相器，确保输出信号能量始终保持最大，完成运动过程中全自动卫星跟踪通信天线的闭环电子极化跟踪。全自动卫星跟踪通信天线电子极化跟踪装置，包括顺序连接的接收天线模块、双路微波处理模块和中频处理模块，以及与中频处理模块分别连接的卫星接收机和卫星跟踪接收机，以及连接在卫星跟踪接收机和中频处理模块之间的极化跟踪控制器。所述接收天线模块包括一个双极化接收天线，用于接收两路正交线极化或圆极化的卫星信号。所述双路微波处理模块用于放大两路正交卫星信号，并用同一路本振将两路信号下变频为两路中频信号。所述中频处理模块用于将两路中频信号进行幅度和相位的调整，并最终合成为一路中频信号，分别输出到卫星跟踪接收机和卫星接收机中。所述卫星跟踪接收机用于对中频处理模块输出的合成中频信号进行放大检波，输出直流检波信号给极化跟踪控制器。所述极化跟踪控制器用于初始化时天线初始极化角的计算，并在天线极化跟踪时，根据卫星跟踪接收机输出的检波电压控制中频处理模块进行极化跟踪。所述双路微波处理模块为一个双路相参高频头，包括与两路正交卫星信号分别连接的两个放大器，以及与两个放大器分别串联的两个共用一个本振的下变频器。所述中频处理模块为一个幅相控制电路，包括两组相互串联的衰减器和移相器，以及与两个移相器分别连接的一个功分器。两个衰减器分别与两个下变频器相连接，衰减器和移相器还分别与极化跟踪控制器信号连接。功分器分别与卫星跟踪接收机和卫星接收机相连接。所述卫星跟踪接收机为一个卫星信标机。本专利技术所述的全自动卫星跟踪通信天线电子极化跟踪方法和装置的有益效果包括：1、由于下变频器的使用，将电子极化合成部分由传统的微波频段变为中波频段进行信号处理，不需要使用微波频段的移相器和衰减器，大大降低了设备的复杂度，降低了设备成本；2、整个结构只需增加双路微波处理模块和中频处理模块，而卫星跟踪接收机与极化跟踪控制器均可与全自动卫星跟踪通信天线系统中的现有部分进行共用，省去了复杂的极化传动机构部分，保证了整体系统的简单化；3、中频信号电子极化跟踪方式，有效提高了跟踪速度和跟踪精度，采用极大值步进跟踪方式也易于与方位角跟踪、俯仰角跟踪进行集成，进而降低系统成本。附图说明图1为现有机械式极化跟踪的结构原理图；图2为本专利技术电子式极化跟踪的结构原理图；图3为本专利技术所述全自动卫星跟踪通信天线电子极化跟踪方本文档来自技高网...

【技术保护点】
全自动卫星跟踪通信天线电子极化跟踪方法，其特征在于，具体步骤包括：步骤1、通过极化跟踪控制器对全自动卫星跟踪通信天线所在当地的经纬度、卫星位置和天线倾角计算天线初始极化角；步骤2、利用一个带有双极化接收天线的接收天线模块接收两路正交线极化或圆极化的卫星信号，通过双路微波处理模块进行两路信号放大，并用同一路本振进行下变频处理，形成两路中频信号；步骤3、根据天线初始极化角调节中频处理模块中两路中频信号的幅度和相位，通过功分器合成、放大信号，然后发送到卫星接收机中进行信号接收以及发送到卫星跟踪接收机中进行闭环极化跟踪控制；步骤4、在天线极化跟踪过程中，极化跟踪控制器根据卫星跟踪接收机输出的检波电压采用极大值步进跟踪方式调控中频处理模块中的衰减器和移相器，确保输出信号能量始终保持最大，完成运动过程中全自动卫星跟踪通信天线的闭环电子极化跟踪。

【技术特征摘要】
1.全自动卫星跟踪通信天线电子极化跟踪方法，其特征在于，具体步骤包括：步骤1、通过极化跟踪控制器对全自动卫星跟踪通信天线所在当地的经纬度、卫星位置和天线倾角计算天线初始极化角；步骤2、利用一个带有双极化接收天线的接收天线模块接收两路正交线极化或圆极化的卫星信号，通过双路微波处理模块进行两路信号放大，并用同一路本振进行下变频处理，形成两路中频信号；步骤3、根据天线初始极化角调节中频处理模块中两路中频信号的幅度和相位，通过功分器合成、放大信号，然后发送到卫星接收机中进行信号接收以及发送到卫星跟踪接收机中进行闭环极化跟踪控制；步骤4、在天线极化跟踪过程中，极化跟踪控制器根据卫星跟踪接收机输出的检波电压采用极大值步进跟踪方式调控中频处理模块中的衰减器和移相器，确保输出信号能量始终保持最大，完成运动过程中全自动卫星跟踪通信天线的闭环电子极化跟踪。2.一种用于实现上述权利要求1所述方法的全自动卫星跟踪通信天线电子极化跟踪装置，其特征在于，包括顺序连接的接收天线模块、双路微波处理模块和中频处理模块，以及与中频处理模块分别连接的卫星接收机和卫星跟踪接收机，以及连接在卫星跟踪接收机和中频处理模块之间的极化跟踪控制器：所述接收天线模块包括一个双极化接收天线，用于接收两路正交线极化或圆极化的卫星信号；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王家齐，
申请(专利权)人：王家齐，
类型：发明
国别省市：北京,11