901H天線構(gòu)成與角度標校

李娜，魏帥

（1.佳木斯氣象衛(wèi)星地面站，黑龍江佳木斯 154007；2.黑龍江省防雷中心，黑龍江哈爾濱 150030）

901H天線構(gòu)成與角度標校

李娜1，魏帥2

（1.佳木斯氣象衛(wèi)星地面站，黑龍江佳木斯 154007；2.黑龍江省防雷中心，黑龍江哈爾濱 150030）

1 引言

風云三號是實現(xiàn)全球、全天候、三維、定量、多光譜遙感的我國第二代極軌氣象衛(wèi)星系列，在全球氣候變化背景下，臺風、暴雨、洪澇、雨雪、冰凍、高溫、干旱、雷電等極端天氣事件頻繁發(fā)生，防災減災、應對氣候變化需要風云三號氣象衛(wèi)星具有更強的綜合觀測能力。901H天線是佳木斯衛(wèi)星地面站的首要天線，為更好的實現(xiàn)衛(wèi)星過境時的接收工作，每一步驟的準備工作都要非常認真。下面就天線構(gòu)成和角度標校進行介紹。

2 天線構(gòu)成

901 H天線采用標準的卡塞格倫天線，由主反射面和副反射面組成。主反射面為標準拋物面，副反射面為標準雙曲面。

主反射面口徑：Dm=12 000m

副反射面口徑：Ds=1 480m

機械結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)主要由天線反射體和天線座兩大部分組成。天線反射體由主反射體和副反射體組成；而天線座自上而下由俯仰軸系組合、方位軸系組合、第三軸系組合，以及驅(qū)動減速裝置、匯流裝置及安全保護裝置等部分組成（見圖1）。

3 角度標校

角度標校是提高測角精度、指向精度，保證準確捕獲目標的有效手段，角度標校包括標定和校準兩部分工作，通過標定給出系統(tǒng)誤差系數(shù)，校準是采取措施消除或減小誤差。對于L/X雙頻段固定站可以采用常規(guī)標定、對同步星或跟蹤過境衛(wèi)星目標標定等幾種方法，在實際使用中可根據(jù)具體條件選擇合適的標校方法。

3.1 利用具有大地測量成果的標校塔進行標定

圖1 機械結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)組成示意圖

利用標校塔上已知的信標喇叭相對天線座的大地測量成果，直接對信標喇叭進行自跟蹤，將跟蹤測量角度與已知的大地測量成果比對，對編碼器角度進行修正。采用這種方法直接標定到電軸，不需要再做進一步的修正。

3.1.1 測角誤差模型

對于方位-俯仰型天線座，誤差修正模型如下：

公式中誤差項的符號是以真值為參考定義的。當由于某項誤差的存在使測量值變小時，該項誤差本身取“正”號，反之取“負”號。

3.1.2 零值誤差A0、E0標定

軸角編碼器修正校準，以測角儀或光學經(jīng)緯儀為基準，對軸角編碼器進行修正和校準，可以將軸角編碼器的制造、安裝誤差修正到允許的范圍內(nèi)。

進行基準大地測量，對天線機械轉(zhuǎn)動中心至標校塔上發(fā)射喇叭天線口面中心的連線進行大地測量，令測得的方位角和俯仰角分別為ATd，ETd，然后跟蹤標校塔上信標記錄數(shù)據(jù)與大地測量成果進行比較，可對編碼器零值進行修正，這種測量必須十分準確，它將作為設備全部角度標定的基準。

3.1.3 誤差靈敏度μA、μE

（1）將系統(tǒng)自跟蹤通道調(diào)整正常。

（2）找出自跟蹤零點位置，并記下軸角編碼器讀數(shù)。

（3）使系統(tǒng)置開環(huán)接收狀態(tài)。

（4）手動偏開天線，并記錄軸角編碼器讀數(shù)和誤差電壓。

3.2 利用同步星進行標定

對同步星標定是利用L頻段的同步衛(wèi)星位置數(shù)據(jù)，利用電軸直接對方位、俯仰編碼器角度值進行標定。

首先，準確測量站址的經(jīng)緯度及高程數(shù)據(jù)，并利用已知的同步衛(wèi)星位置參數(shù)，計算出天線對準同步星時的理論指向角度數(shù)據(jù)。將頻譜儀接饋源輸出的L頻段信號，調(diào)整好極化、頻率等參數(shù)，轉(zhuǎn)動天線使頻譜儀接收到的信號最大，在ACU上將方位、俯仰、第三軸編碼器值調(diào)整到理論計算的結(jié)果上，即完成了角度標定。

這種方法主要受站址測量精度、星位精度、頻譜儀和信號電平最大點測量誤差、大氣對電波折射誤差的影響，因此需要反復測量才可以準確校準角度零值，一般只對方位進行校準。這種方法可直接對電軸進行標定，標定誤差較小，方法簡單易行，完全滿足使用要求。

3.3 跟蹤過境星進行角度修正

系統(tǒng)恢復正常并完成初步標定后，可以進行跟星試驗。跟蹤正常后，監(jiān)控計算機實時記錄自跟蹤狀態(tài)的角度數(shù)據(jù)，并與軌道預報理論數(shù)據(jù)進行比對，多次跟蹤后，也可測量出角度數(shù)據(jù)的系統(tǒng)誤差，修正后可以提高以后任務的指向精度和測角精度。

在有條件時可以采用常規(guī)標定和對北極星進行進一步的準確標定。

4 小結(jié)

天線安裝后角度標校是風云三號氣象衛(wèi)星接收天線可靠獲取數(shù)據(jù)的保證。衛(wèi)星數(shù)據(jù)的實際接收效果表明：天線已滿足技術(shù)要求?？梢灶A見，該標校方法將廣泛的運用于我國各個衛(wèi)星地面站901H天線的建設和日常運行中。

1002－252X（2011）03－0029－02

2011－6－6

李娜（1967-），女，黑龍江省佳木斯市人，黑龍江省廣播電視大學，大專生，助理工程師.