角跟蹤接收機(jī)中的自動(dòng)校相技術(shù)

翟 微

（作者單位：國(guó)家廣電總局594臺(tái)）

角跟蹤接收機(jī)中的自動(dòng)校相技術(shù)

翟 微

（作者單位：國(guó)家廣電總局594臺(tái)）

為了減少交叉耦合，需要對(duì)角跟蹤接收機(jī)的自動(dòng)校相技術(shù)進(jìn)行研究。主要分析了跟蹤接收機(jī)的設(shè)計(jì)原理，并針對(duì)單脈沖調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生與角誤差信號(hào)的提取和相位校準(zhǔn)補(bǔ)償進(jìn)行了研究，以期提高跟蹤工作的穩(wěn)定性和可靠性。

角跟蹤接收機(jī)；自動(dòng)交相技術(shù)；單通道調(diào)制器

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

1　跟蹤接收機(jī)的設(shè)計(jì)內(nèi)容

在對(duì)角跟蹤接收機(jī)中的自動(dòng)交相技術(shù)的分析中，先假設(shè)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(xiàn)為模為和模、模為差模的兩模零值自跟蹤方式。跟蹤接收機(jī)主要是通過(guò)提取角度誤差信號(hào)，并明確目標(biāo)偏離天線軸角度的大小，對(duì)差信號(hào)與和信號(hào)進(jìn)行比較，其中差信號(hào)與和信號(hào)的相位差，就可以明確目標(biāo)偏離等信號(hào)軸的方向。

為了保障和信號(hào)與差信號(hào)相移的一致性，需要對(duì)差模信號(hào)與和模信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)整，其中差模信號(hào)可以在單通道調(diào)制器中進(jìn)行0/π的相位調(diào)制，而和模信號(hào)則可以進(jìn)行不同角度的調(diào)整。當(dāng)差模信號(hào)與和模信號(hào)相移一致后，則可以形成單通道信號(hào)，從而通過(guò)實(shí)現(xiàn)對(duì)和信號(hào)的幅度調(diào)整，進(jìn)行差信號(hào)的調(diào)整。

中頻角跟蹤接收機(jī)主要以DSP+FPGA作為數(shù)字硬件平臺(tái)，對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行采樣、補(bǔ)償計(jì)算及跟蹤。隨后在控制信號(hào)的作用下，跟蹤接收機(jī)可以明確方位、俯仰等誤差，同時(shí)還能夠明確信號(hào)的大小。此外跟蹤接收機(jī)可以通過(guò)協(xié)議將差信號(hào)與和信號(hào)進(jìn)行放大處理，其中驅(qū)動(dòng)天線會(huì)轉(zhuǎn)向，主要是向著誤差信號(hào)減小的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，保證天線跟蹤系統(tǒng)更加完善，提高定位的準(zhǔn)確性。

2　單脈沖調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生與角誤差信號(hào)的提取

角跟蹤接收機(jī)采用單通道時(shí)，首先要對(duì)差模信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，隨后才能夠與和模信號(hào)合成。和模信號(hào)與差模信號(hào)必須在選擇合適的方式才能合成，主要是起到信號(hào)在終端解調(diào)相關(guān)的誤差信號(hào)。

式（1）和式（2）分別是和模信號(hào)和差模信號(hào)經(jīng)過(guò)低噪聲放大后的信號(hào)。式（3）為差模信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后的信號(hào)。在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，確定系統(tǒng)完成閉環(huán)所需的方位誤差和俯仰誤差，并對(duì)不同的情況進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)α=0時(shí)，則不存在較差耦合情況，主要是由于差信號(hào)與核心和不存在相位延遲。當(dāng)α≠0時(shí)，會(huì)產(chǎn)生交叉耦合情況，主要是由于和信號(hào)通道與差信號(hào)通道的相對(duì)相移角度不一致。因此如果相對(duì)相位移時(shí)延α越大，就會(huì)導(dǎo)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(xiàn)問(wèn)題。

3　相位校準(zhǔn)補(bǔ)償

當(dāng)α≠0時(shí)，會(huì)產(chǎn)生交叉耦合情況，主要是由于和信號(hào)通道與拆信號(hào)通道的相對(duì)相移角度不一致。為了避免誤差信號(hào)與俯仰誤差信號(hào)出現(xiàn)交叉耦合，需要對(duì)其增加可調(diào)移相器。增加可調(diào)移相器要在合成相加之前。為了使和模信號(hào)與差模信號(hào)的相對(duì)相移一致，需要調(diào)動(dòng)移相器的角度，從而達(dá)到誤差信號(hào)幅度增大的作用。一般可以采用8位或12位移相器進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過(guò)相位校準(zhǔn)補(bǔ)償后，和模信號(hào)與差模信號(hào)的交叉耦合為1/10，符合系統(tǒng)精度的要求。

式（4）（5）為和模信號(hào)和差模信號(hào)經(jīng)過(guò)低噪聲放大后，所表達(dá)的信號(hào)。式（6）為差模信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后所表達(dá)的信號(hào)。式（7）（8）為在一個(gè)單脈沖時(shí)間，誤差解調(diào)的表現(xiàn)。

角跟蹤接收機(jī)相位校準(zhǔn)，可以通過(guò)方位誤差與俯仰誤差進(jìn)行計(jì)算，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，最好選擇過(guò)零點(diǎn)，因此當(dāng)過(guò)零點(diǎn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)較大的變化，且此時(shí)線性最好、精度較高，可以取得最高的校正精度。如誤差信號(hào)過(guò)零點(diǎn)，先使移相器相移角度增加到90°+ψ，如果△UE＞0，則此時(shí)和模信號(hào)與差模信號(hào)相差為ψ。如△UE＜0，則和模信號(hào)與差模信號(hào)相差為180°+ψ。隨后根據(jù)計(jì)算結(jié)果，通過(guò)調(diào)整移相器角度，如增加90°、180°、270°的來(lái)確定其正確性。

4　結(jié)語(yǔ)

為了使角跟蹤接收機(jī)中的跟蹤工作更加穩(wěn)定可靠，需要提高校相精度。通過(guò)上述分析可知，自動(dòng)交相精度能夠滿足用戶(hù)的需求，其成功率高達(dá)100%，因此需要加強(qiáng)其的推廣。

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