一種衛星通信天線自動對準方法

【摘要】" " 為了滿足衛星通信天線快速對星的需要，提出了一種自動對準的方法，并對其原理進行了介紹。該方法通過設置目標角度，捕獲，扇掃，精對準四個步驟逐漸使天線對準衛星，每一步通過判斷閥值確定天線的方位和俯仰，確保天線接收信號達到最大，最終實現精確對準。通過多種站型自動對星實例證明該方法在工程應用中得到廣泛應用，對星速度控制在可接受范圍內。

【關鍵詞】" " 衛星通信" " 自動對準" " 捕獲" " 扇掃

引言：

衛星通信天線在當今通信發達的時代扮演著非常重要的角色，天線在對準衛星的過程中尋找信號是首要任務，能夠快速方便的將天線對準衛星成為研究的一項關鍵技術。常規的對準衛星的方法是通過人為的操作設備儀器和天線，觀察信號的強度，多次調整天線姿態，最終確定最大信號的位置。常規方法麻煩且用時較長，不能滿足當今通信的需要。本文介紹了一種衛星通信天線自動對準方法，可以方便快速的將天線對準衛星。

一、自動對準方法

1.1概述

考慮大地為一個水平面，發射轉臺實際放置在較高的位置T處，接收轉臺實際放置在較低的位置R處，如圖1所示。根據發射轉臺T和接收轉臺R的相對位置關系，通過一般測量手段，可以獲取接收轉臺R對準發射轉臺T時的方位預計角度A和俯仰預計角度E。

自動對準流程為“設置目標角度-捕獲-扇掃-精對準”，如圖2所示。

設置目標角度即根據兩轉軸相對位置，計算出方位角度A和俯仰角度E；

捕獲即通過驅動接收轉臺的方位和俯仰，使之轉動到方位角度A和俯仰角度E；

扇掃即以目標角度為起點，按一定寬度回字型掃描信號，全范圍掃描后回到信號最大值位置；

精對準即以扇掃最終位置為起點進行微步距步進跟蹤，按跟蹤步距調整并采集各點信號強度，比較判斷信號強度，驅動接收天線向信號更強的方向運動，信號最大時精對準完成。

1.2扇掃

以捕獲終位置為起點，按預定的掃描寬度進行回字型掃描信號，如圖3示意，當搜索到最大信號時退出；后續轉入十字掃主瓣，如圖4示意，以辨別是否有更大信號，如有更大信號，轉動至更大信號位置，完成扇掃。

1.3精對準

以扇掃退出位置為起點進行精對準，按四點法調整跟蹤步距并采集各點信號強度，如圖5所示。比較判斷信號強度，驅動接收天線向信號更強的方向運動，當信號變化差值小于精對準容差時精對準完成。

二、工程實例

衛星通信天線自動對準技術在便攜站、車載站、船載站和機載站中應用最廣泛，具有跟蹤功能的地面站也有一定應用。移動站型的衛星通信天線需要在運動過程中始終對準衛星，進行信息發送和接收，因此對自動對準技術要求較高。具有跟蹤功能的地面站天線主要應用于跟蹤移動速度較快的衛星，一般這種衛星從出現到消失只有幾分鐘或幾十分鐘不等，需要在最短的時間內對準衛星，才有更多時間進行跟蹤監測。通過大量工程經驗得知，全轉臺高轉速天線自動對準時間可以控制在120秒內，實際應用數據見下表1：

三、結束語

本文介紹了一種自動對準方法，通過“設置目標角度-捕獲-扇掃-精對準”的流程實現目標對準。此方法在工程應用中已得到廣泛應用，并得到很好地應用效果。此對準方法除了在衛星通信天線中應用外，也在天線地面遠場信標塔測試系統中也有少量應用，為天線快速對準信號提供了很好的保障。

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