角跟蹤接收機中的自動校相技術

翟 微

（作者單位：國家廣電總局594臺）

角跟蹤接收機中的自動校相技術

翟 微

（作者單位：國家廣電總局594臺）

為了減少交叉耦合，需要對角跟蹤接收機的自動校相技術進行研究。主要分析了跟蹤接收機的設計原理，并針對單脈沖調制信號的產生與角誤差信號的提取和相位校準補償進行了研究，以期提高跟蹤工作的穩定性和可靠性。

角跟蹤接收機；自動交相技術；單通道調制器

單脈沖跟蹤體制是一種用于衛星通信系統地面站與星間通信的應用，其所產生的單通道單脈沖的調制信號，主要包含方位、俯仰誤差和信號。為了能夠使天線電軸能夠一直明確方向和目標，需要避免出現相位延遲和交叉耦合。下文將對如何消除相對相位差的影響進行了分析。

1　跟蹤接收機的設計內容

在對角跟蹤接收機中的自動交相技術的分析中，先假設其采用的是多次模單通道單脈沖跟蹤方式，這種跟蹤方式具有高精度的特征，其主要表現為模為和模、模為差模的兩模零值自跟蹤方式。跟蹤接收機主要是通過提取角度誤差信號，并明確目標偏離天線軸角度的大小，對差信號與和信號進行比較，其中差信號與和信號的相位差，就可以明確目標偏離等信號軸的方向。

為了保障和信號與差信號相移的一致性，需要對差模信號與和模信號進行相位調整，其中差模信號可以在單通道調制器中進行0/π的相位調制，而和模信號則可以進行不同角度的調整。當差模信號與和模信號相移一致后，則可以形成單通道信號，從而通過實現對和信號的幅度調整，進行差信號的調整。

中頻角跟蹤接收機主要以DSP+FPGA作為數字硬件平臺，對中頻信號進行采樣、補償計算及跟蹤。隨后在控制信號的作用下，跟蹤接收機可以明確方位、俯仰等誤差，同時還能夠明確信號的大小。此外跟蹤接收機可以通過協議將差信號與和信號進行放大處理，其中驅動天線會轉向，主要是向著誤差信號減小的方向轉動，保證天線跟蹤系統更加完善，提高定位的準確性。

2　單脈沖調制信號的產生與角誤差信號的提取

角跟蹤接收機采用單通道時，首先要對差模信號進行調制，隨后才能夠與和模信號合成。和模信號與差模信號必須在選擇合適的方式才能合成，主要是起到信號在終端解調相關的誤差信號。

式（1）和式（2）分別是和模信號和差模信號經過低噪聲放大后的信號。式（3）為差模信號經過調制后的信號。在一定的時間范圍內，確定系統完成閉環所需的方位誤差和俯仰誤差，并對不同的情況進行計算。當α=0時，則不存在較差耦合情況，主要是由于差信號與核心和不存在相位延遲。當α≠0時，會產生交叉耦合情況，主要是由于和信號通道與差信號通道的相對相移角度不一致。因此如果相對相位移時延α越大，就會導致俯仰誤差與方位誤差交叉耦合越大，從而致使靈敏度出現問題。

3　相位校準補償

當α≠0時，會產生交叉耦合情況，主要是由于和信號通道與拆信號通道的相對相移角度不一致。為了避免誤差信號與俯仰誤差信號出現交叉耦合，需要對其增加可調移相器。增加可調移相器要在合成相加之前。為了使和模信號與差模信號的相對相移一致，需要調動移相器的角度，從而達到誤差信號幅度增大的作用。一般可以采用8位或12位移相器進行調節。通過相位校準補償后，和模信號與差模信號的交叉耦合為1/10，符合系統精度的要求。

式（4）（5）為和模信號和差模信號經過低噪聲放大后，所表達的信號。式（6）為差模信號經過調制后所表達的信號。式（7）（8）為在一個單脈沖時間，誤差解調的表現。

角跟蹤接收機相位校準，可以通過方位誤差與俯仰誤差進行計算，在實際實驗中，最好選擇過零點，因此當過零點時，會出現較大的變化，且此時線性最好、精度較高，可以取得最高的校正精度。如誤差信號過零點，先使移相器相移角度增加到90°+ψ，如果△UE＞0，則此時和模信號與差模信號相差為ψ。如△UE＜0，則和模信號與差模信號相差為180°+ψ。隨后根據計算結果，通過調整移相器角度，如增加90°、180°、270°的來確定其正確性。

4　結語

為了使角跟蹤接收機中的跟蹤工作更加穩定可靠，需要提高校相精度。通過上述分析可知，自動交相精度能夠滿足用戶的需求，其成功率高達100%，因此需要加強其的推廣。

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［3］鐘水和，王建，潘堯成，等.單通道單脈沖跟蹤系統自動校相的設計與實現［J］.四川兵工學報，2015（7）.

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