一种星载相控阵天线实时动态波束调整的方法技术

本发明专利技术提供一种星载相控阵天线实时动态波束调整的方法，包括步骤：S1、初始化设置；S2、周期性地接收综电计算机发出的星务时间，每次接收到星务时间时本地计时器t1清零并重新计时；S3、基于综电计算机发送的最近一次的星务时间、波束预指向指令及所述相控阵天线的当前指向角度(α0，β0)，计算指向调整角速度S4、基于所述相控阵天线的波控周期τ1、当前指向角度(α0，β0)、指向调整角速度及波控周期计时器t2，对所述相控阵天线进行天线波束的实时动态调整。本发明专利技术可以在极短的时间周期内计算和不断动态调整星载相控阵天线的每个波束指向，并具有高集成、轻量化、低功耗的、可扩展性强的优点。可扩展性强的优点。可扩展性强的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种星载相控阵天线实时动态波束调整的方法


[0001]本专利技术涉及星载相控阵天线波控领域，特别涉及一种星载相控阵天线实时动态波束调整的方法。

技术介绍

[0002]卫星对地数据传输时，随着卫星的不断运动，星载天线与地面站的相对姿态不断调整，需要天线波束指向进行实时动态调整。相控阵天线相对于传统机械扫描天线具有重量轻、波束扫描快、可靠性高等优点。在对载荷重量和功率要求苛刻的场景下，需要设计高集成、轻量化、低功耗的波控装置来实现星载相控阵天线实时动态波束调整。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种星载相控阵天线实时动态波束调整的方法。随着卫星的不断运动，卫星数传天线与地面站的相对姿态不断调整。本专利技术仅用一块数字板即可实现相控阵天线波束指向实时动态调整，使天线波束始终对准地面站，并将波束调整后的当前波束指向、波控完成状态和波控回读状态作为遥测信息上报，提高了系统的可靠性。本专利技术可应用于卫星数据传输、合作目标跟踪测量等领域。
[0004]为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0005]一种星载相控阵天线实时动态波束调整的方法，应用于星载相控阵天线系统，所述星载相控阵天线系统包括相控阵天线和用于控制所述相控阵天线的综电计算机，所述综电计算机定期发送星务时间和波束预指向指令，所述星载相控阵天线系统的波控周期为τ1；包括步骤：
[0006]S1、初始化设置本地计时器t1＝0、波控周期计时器t2＝0、波控周期计数器N＝0及所述相控阵天线的当前指向角度(α0，β0)；
[0007]S2、周期性地接收所述综电计算机发出的星务时间，每次接收到所述星务时间时本地计时器t1清零并重新计时；以及，当接收到所述综电计算机发送的波束预指向指令时，进入步骤S3；
[0008]S3、基于所述综电计算机发送的最近一次的星务时间、波束预指向指令及所述相控阵天线的当前指向角度(α0，β0)，所述波控周期计时器t2开始计时，计算指向调整角速度
[0009]S4、基于所述相控阵天线的波控周期τ1、当前指向角度(α0，β0)、指向调整角速度及波控周期计时器t2，对所述相控阵天线进行天线波束的实时动态调整，调整完毕后返回步骤S2。
[0010]优选地，步骤S3包含：
[0011]S31、所述波控周期计时器t2开始计时；
[0012]S32、基于所述综电计算机发送的波束预指向指令，获取指向时间T1和指令指向角
度(α1，β1)；
[0013]S33、基于最近一次的星务时间t0和当前的本地计时器t1，计算当前绝对时间T0＝t0+t1；
[0014]S34、基于所述指向时间T1和当前绝对时间T0，计算指令时间差ΔT＝T1
‑
T0。
[0015]优选地，步骤S34之后还包含：
[0016]S35、基于所述相控阵天线的当前指向角度(α0，β0)和指令指向角度(α1，β1)，计算指向角度差(Δα，Δβ)＝(α1‑
α0，β1‑
β0)；
[0017]S36、基于所述指向角度差(Δα，Δβ)和指令时间差ΔT，计算指向调整角速度
[0018]优选地，步骤S4包含：
[0019]S41、基于所述波控周期计数器N、波控周期τ1、当前指向角度(α0，β0)和指向调整角速度速度
[0020]S42、基于所述当前波控角度，对所述相控阵天线进行天线波束的实时动态调整；
[0021]S44、判断是否当前波控角度＝指令指向角度(α1，β1)：
[0022]是，则此次所述波束预指向指令完成，t1、t2、N清零，返回步骤S2；
[0023]否，则当所述波控周期计时器t2计时到τ1时，所述波控周期计时器t2清零重新计时，波控周期计数器N＝N+1，返回步骤S41。
[0024]优选地，步骤S42与S44之间还包含：
[0025]S43、当接收到所述综电计算机发出的遥测请求指令时，将所述相控阵天线的实时波束指向信息、波控完成状态和波控回读状态作为遥测信息上报给所述综电计算机。
[0026]综上所述，与现有技术相比，本专利技术提供的一种星载相控阵天线实时动态波束调整的方法，具有如下有益效果：
[0027]1.通过采用FPGA+DSP信息处理架构，可以在极短的时间周期内计算和不断动态调整星载相控阵天线的每个波束指向，可以灵活完成指令解析、每个波控时刻波控角度计算、波控码转化，并在每次波控完成后进行信息监测；
[0028]2.仅通过一块数字板实现整个波控装置，更符合高集成、轻量化、低功耗的设计要求；
[0029]3.本专利技术可扩展性强，当TR组件和天线数量增加时，无需改动硬件，只需软件灵活配置。
附图说明
[0030]图1为本专利技术的星载相控阵天线实时动态波束调整的方法的流程图；
[0031]图2为用于实现本专利技术的其中一个实施例的硬件结构框图；
[0032]图3为用于实现本专利技术的其中一个实施例的波控装置的电路框图。
具体实施方式
[0033]以下结合附图和具体实施方式对本专利技术提出的一种星载相控阵天线实时动态波束调整的方法作进一步详细说明。根据下面说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。需要说明
的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施方式的目的，并非用以限定本专利技术实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。
[0034]需要说明的是，在本专利技术中，诸如和等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括明确列出的要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0035]结合附图1～3，本专利技术提供一种星载相控阵天线实时动态波束调整的方法，应用于星载相控阵天线系统，所述星载相控阵天线系统包括相控阵天线和用于控制所述相控阵天线的综电计算机(综电计算机是为卫星平台和有效载荷提供电子、信息服务的功能综合、信息综合、硬件综合、软件综合的多业务综合型电子系统，用于实现遥测采集、遥控指令输出、能源管理、热控管理及加热器驱动、星内通信、数据管理、姿态轨道及推进控制管理、配电及火工品管理等业务功能)，所述综电计算机按照不同的周期定期发送星务时间、波束预指向指令和遥测请求指令，所述星载相控阵天线系统的波控周期为τ1(相控阵天线波束动态调整过程中按一定的时间间隔分多次将波束指向角度调整到波束预指向指令所指定的角度，以达到动态连续调整的效果，该“一定的时间间隔”即为波控周期)；其中，波束预指本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星载相控阵天线实时动态波束调整的方法，应用于星载相控阵天线系统，所述星载相控阵天线系统包括相控阵天线和用于控制所述相控阵天线的综电计算机，所述综电计算机定期发送星务时间和波束预指向指令，所述星载相控阵天线系统的波控周期为τ1；其特征在于，包括步骤：S1、初始化设置本地计时器t1＝0、波控周期计时器t2＝0、波控周期计数器N＝0及所述相控阵天线的当前指向角度(α0，β0)；S2、周期性地接收所述综电计算机发出的星务时间，每次接收到所述星务时间时本地计时器t1清零并重新计时；以及，当接收到所述综电计算机发送的波束预指向指令时，进入步骤S3；S3、基于所述综电计算机发送的最近一次的星务时间、波束预指向指令及所述相控阵天线的当前指向角度(α0，β0)，所述波控周期计时器t2开始计时，计算指向调整角速度S4、基于所述相控阵天线的波控周期τ1、当前指向角度(α0，β0)、指向调整角速度及波控周期计时器t2，对所述相控阵天线进行天线波束的实时动态调整，调整完毕后返回步骤S2。2.如权利要求1所述的星载相控阵天线实时动态波束调整的方法，其特征在于，步骤S3包含：S31、所述波控周期计时器t2开始计时；S32、基于所述综电计算机发送的波束预指向指令，获取指向时间T1和指令指向角度(α1，β1)；S33、基于最近一次的星务时间t0和当前的本地计时器t1，计算当前绝对时间T0＝t0+t1；S34、基于所述指向时间T1和当前绝对时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭正琨，李盘虎，李雁斌，王文晴，周起华，翁孚达，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：