基于波束掃描天線的跟蹤系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電磁信號(hào)跟蹤系統(tǒng)，尤其涉及一種基于波束掃描天線的跟蹤系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在電磁信號(hào)跟蹤系統(tǒng)中，相位陣列天線常被安裝在移動(dòng)載體上。相位陣列天線在方位不同的方向產(chǎn)生尖銳的波束。在射頻電路中不停的切換相位常量可以使波束在方位兩個(gè)不同的方向不停的周期切換，比較相位切換前后接收信號(hào)的強(qiáng)度產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)作為方位的誤差信號(hào)，然后根據(jù)方位誤差信號(hào)驅(qū)動(dòng)天線的方位電機(jī)直到誤差信號(hào)為零。
[0003]電磁信號(hào)跟蹤系統(tǒng)包括圓錐掃描跟蹤和步進(jìn)跟蹤，其中圓錐掃描跟蹤的原理為天線波束做圓錐形掃動(dòng)，接收來自衛(wèi)星的電磁信號(hào)作為接收信號(hào)，接收信號(hào)在功率模塊組件中產(chǎn)一個(gè)誤差電壓作為天線與衛(wèi)星的誤差角度。天線不停的圓錐掃描直到誤差電壓為零；步進(jìn)跟蹤的原理為天線在一個(gè)方向上機(jī)械的移動(dòng)一個(gè)小角度，然后比較轉(zhuǎn)動(dòng)前后接收信號(hào)的強(qiáng)度，接收信號(hào)強(qiáng)度決定下一步動(dòng)動(dòng)方向，反復(fù)執(zhí)行上面的動(dòng)作直到最大信號(hào)的產(chǎn)生。
[0004]但是上述跟蹤方法均存在較大的缺陷，圓錐掃描系統(tǒng)需要有復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)來轉(zhuǎn)動(dòng)天線做圓錐掃描，并且對(duì)于波束很寬的天線，0.5db衰減點(diǎn)的寬度會(huì)有20度，因此在這20度范圍內(nèi)，通過AGC電壓判斷信號(hào)強(qiáng)度是無法實(shí)現(xiàn)的，此時(shí)圓錐掃描的跟蹤精度很差；步進(jìn)跟蹤的跟蹤速度較低，因?yàn)榻邮招盘?hào)的強(qiáng)度由預(yù)設(shè)時(shí)間周期接收信號(hào)的積分決定的，另外還需要補(bǔ)償在積分周期內(nèi)船的位移。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于波束掃描天線的跟蹤系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0007]一種基于波束掃描天線的跟蹤系統(tǒng)，包括天線、移相網(wǎng)絡(luò)、低噪聲放大電路、接收器、混頻器、頻率源、A/D采樣器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、方位電機(jī)和主控單元，所述天線的電磁輸出端與所述移相網(wǎng)絡(luò)的電磁信號(hào)輸入端連接，所述移相網(wǎng)絡(luò)的電磁信號(hào)輸出端與所述低噪聲放大器的輸入端連接，所述低噪聲放大器的輸出端與所述接收器的輸入端連接，所述接收器的輸出端分別與所述混頻器的輸入端和接收通道的輸入端連接，所述混頻器的參考頻率輸入端與所述頻率源的輸出端連接，所述混頻器的輸出端與所述A/D采樣器的輸入端連接，所述A/D采樣器的輸出端與所述主控單元的輸入端連接，所述主控單元的控制信號(hào)輸入端分別與所述移相網(wǎng)絡(luò)的控制信號(hào)輸入端和所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)輸入端連接，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)輸出端與所述方位電機(jī)的信號(hào)輸入端連接，所述天線與所述方位電機(jī)連接。
[0008]具體地，所述天線為波束掃描天線，且包括導(dǎo)電板、第一繞線和第二繞線，所述第一繞線和所述第二繞線均呈螺旋狀設(shè)置在所述導(dǎo)電板上，所述第一繞線和所述第二繞線之間的連線與所述導(dǎo)電板的長度方向平行。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0010]本實(shí)用新型基于波束掃描天線的跟蹤系統(tǒng)當(dāng)有誤差角時(shí)就會(huì)驅(qū)動(dòng)方位電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使天線角度轉(zhuǎn)動(dòng)，使跟蹤誤差角為0，提高系統(tǒng)靈敏度；同時(shí)可以避免方位電機(jī)不停的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而降低系統(tǒng)的功率功耗。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型所述基于波束掃描天線的跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]圖2是本實(shí)用新型所述天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3是本實(shí)用新型所述天線最大指向便宜圖；
[0014]圖4是本實(shí)用新型移相時(shí)天線方向圖；
[0015]圖5是本實(shí)用新型所述基于波束掃描天線的跟蹤系統(tǒng)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:
[0017]如圖1所示，一種基于波束掃描天線的跟蹤系統(tǒng)，包括天線、移相網(wǎng)絡(luò)、低噪聲放大電路、接收器、混頻器、頻率源、A/D采樣器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、方位電機(jī)和主控單元，天線的電磁輸出端與移相網(wǎng)絡(luò)的電磁信號(hào)輸入端連接，移相網(wǎng)絡(luò)的電磁信號(hào)輸出端與低噪聲放大器的輸入端連接，低噪聲放大器的輸出端與接收器的輸入端連接，接收器的輸出端分別與混頻器的輸入端和接收通道的輸入端連接，混頻器的參考頻率輸入端與頻率源的輸出端連接，混頻器的輸出端與A/D采樣器的輸入端連接，A/D采樣器的輸出端與主控單元的輸入端連接，主控單元的控制信號(hào)輸入端分別與移相網(wǎng)絡(luò)的控制信號(hào)輸入端和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)輸入端連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)輸出端與方位電機(jī)的信號(hào)輸入端連接，天線與方位電機(jī)連接。
[0018]如圖2所示，天線為波束掃描天線，且包括導(dǎo)電板1、第一繞線2和第二繞線3，第一繞線2和第二繞線3均呈螺旋狀設(shè)置在導(dǎo)電板上，第一繞線2和第二繞線3之間的連線與導(dǎo)電板I的長度方向平行。
[0019]本實(shí)用新型基于波束掃描天線的跟蹤系統(tǒng)的工作原理如下:
[0020]天線接收的電磁信號(hào)經(jīng)過移相網(wǎng)絡(luò)后進(jìn)入了低噪聲放大電路，放大后的電磁信號(hào)進(jìn)入接收器，接收器中電磁信號(hào)一分為二，一路到接收通道，另一路到混頻器，頻率源作為混頻器的參考頻率與輸入的射頻信號(hào)混頻，混頻后的中頻送入A/D采樣器進(jìn)行采樣，采樣結(jié)果是一個(gè)O到3.3V的電壓，采樣電壓就代表著接收信號(hào)的強(qiáng)度，主控單元依據(jù)采樣電壓計(jì)算出一個(gè)誤差角，通過誤差角控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，主控單元同時(shí)輸出一個(gè)控制脈沖到移相網(wǎng)絡(luò)，方位電機(jī)被電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制。
[0021]在天線上可以產(chǎn)生一個(gè)最大指向(天線的電磁波束軸心)可變的天線方向圖。主控制器產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)控制天線指向從一個(gè)方向(第一個(gè)方向)指向另一個(gè)方向(第二個(gè)方向)，當(dāng)天線指向第一個(gè)向時(shí)，主控制器通過采樣模塊可以得到第一個(gè)信號(hào)強(qiáng)度。當(dāng)天線指向第二個(gè)方向時(shí)，主控制器能過采樣模塊可以等到第二個(gè)信號(hào)強(qiáng)度，第一個(gè)方向與第二個(gè)方向相差一個(gè)預(yù)設(shè)的很小的角度，當(dāng)天線的指向周期的切換時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交替變化的信號(hào)強(qiáng)度，主控制器比較兩個(gè)信號(hào)強(qiáng)度變化就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)誤差角度，產(chǎn)生誤差角度后，主控制器通過驅(qū)動(dòng)模塊控制天線轉(zhuǎn)動(dòng)以響應(yīng)誤差角度，機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)天線以減小誤差角度。
[0022]如圖3所示，通過控制移相網(wǎng)絡(luò)切換天線的方向，當(dāng)天線由第一個(gè)方向方位切換為第二個(gè)方向方位時(shí)，天線的波束由波束圖案A切換到波束圖案B，其中波束A與波束B之間的角度差為α，α為半功率角度的1/10，如圖4所示，實(shí)現(xiàn)A描述的是圖3中波束A的相對(duì)功率對(duì)方位角方向圖，虛線B描述的是圖3中波束B的相對(duì)功率對(duì)方位角方向圖。
[0023]本系統(tǒng)的控制流程如圖5所示:
[0024]Al:主控單元產(chǎn)生控制脈沖改變天線波束；
[0025]A2:通過Α/D采樣器對(duì)混頻器傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行采樣濾波，并進(jìn)行相位判斷，如果為相位A則調(diào)至A3，如果為相位B則調(diào)至A4 ；
[0026]A3:保存波束A的信號(hào)強(qiáng)度AZ (a)；
[0027]A4:保存波束B的信號(hào)強(qiáng)度AZ (b)；
[0028]△5:計(jì)算八2(&)與AZ(b)的差值δ，并將差值δ與預(yù)設(shè)值Θ比較，如果δ > Θ則跳轉(zhuǎn)至Α6，如果δ < Θ，則跳轉(zhuǎn)至Α7;
[0029]Α6:比較AZ (a)與AZ (b)，如果AZ (a) > AZ (b)，方位電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，如果AZ (a)< AZ (b)，方位電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0030]A7:重新執(zhí)行步驟Al—A6。
[0031]本實(shí)用新型的技術(shù)方案不限于上述具體實(shí)施例的限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做出的技術(shù)變形，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于波束掃描天線的跟蹤系統(tǒng)，其特征在于:包括天線、移相網(wǎng)絡(luò)、低噪聲放大電路、接收器、混頻器、頻率源、A/D采樣器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、方位電機(jī)和主控單元，所述天線的電磁輸出端與所述移相網(wǎng)絡(luò)的電磁信號(hào)輸入端連接，所述移相網(wǎng)絡(luò)的電磁信號(hào)輸出端與所述低噪聲放大器的輸入端連接，所述低噪聲放大器的輸出端與所述接收器的輸入端連接，所述接收器的輸出端分別與所述混頻器的輸入端和接收通道的輸入端連接，所述混頻器的參考頻率輸入端與所述頻率源的輸出端連接，所述混頻器的輸出端與所述A/D采樣器的輸入端連接，所述A/D采樣器的輸出端與所述主控單元的輸入端連接，所述主控單元的控制信號(hào)輸入端分別與所述移相網(wǎng)絡(luò)的控制信號(hào)輸入端和所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)輸入端連接，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)輸出端與所述方位電機(jī)的信號(hào)輸入端連接，所述天線與所述方位電機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于波束掃描天線的跟蹤系統(tǒng)，其特征在于:所述天線為波束掃描天線，且包括導(dǎo)電板、第一繞線和第二繞線，所述第一繞線和所述第二繞線均呈螺旋狀設(shè)置在所述導(dǎo)電板上，所述第一繞線和所述第二繞線之間的連線與所述導(dǎo)電板的長度方向平行。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于波束掃描天線的跟蹤系統(tǒng)，包括天線、移相網(wǎng)絡(luò)、低噪聲放大電路、接收器、混頻器、頻率源、A/D采樣器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、方位電機(jī)和主控單元，天線的電磁輸出端依次與移相網(wǎng)絡(luò)、低噪聲放大器、接收器、混頻器、A/D采樣器、主控單元和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)輸出端與方位電機(jī)的信號(hào)輸入端連接，混頻器的參考頻率輸入端與頻率源的輸出端連接，天線與方位電機(jī)連接。本實(shí)用新型當(dāng)有誤差角時(shí)就會(huì)驅(qū)動(dòng)方位電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使天線角度轉(zhuǎn)動(dòng)，使跟蹤誤差角為0，提高系統(tǒng)靈敏度；同時(shí)可以避免方位電機(jī)不停的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而降低系統(tǒng)的功率功耗。
【IPC分類】H01Q3-04
【公開號(hào)】CN204361281
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520005006
【發(fā)明人】唐勇, 唐海軍, 胡明武
【申請(qǐng)人】成都國衛(wèi)通信技術(shù)有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年1月5日