【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于星载多波束天线，涉及一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法。
技术介绍
1、未来的有源阵列馈电反射面多波束天线将朝着广域覆盖、大容量通信、在轨灵活应用等方向发展。为了提高通信容量，希望采用波束宽度较小的波束对服务区进行覆盖以获得更高的增益和频率复用次数，更窄的波束带来了更快的增益滚降，因此对多波束的指向误差提出了极高的要求。
2、传统的多波束指向误差校准系统需要建立地面校准站，星上形成和差波束，通过单脉冲校准系统实现波束在轨指向误差的标定，其缺点在于：校准站需要建设在校准波束的中心位置，对地面站的选址要求苛刻，导致其地面建站难度和成本极高。而对于未来占据通信卫星主要市场的全灵活通信卫星，卫星用户的服务对象和通信需求未知，无法进行固定地面校准站的建设，因此传统的多波束指向误差标定方法无法满足未来通信卫星的需求。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，实现了在无地面校准站的前提下，获取多波束天线在轨波束指向误差。
2、本专利技术解决技术的方案是：
3、一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，包括：
4、步骤一、根据需求制作天线；在天线的反射器顶部安装校准单元；
5、步骤二、在天线的馈源阵上建立馈源阵坐标系ofxfyf；选取xf轴和yf轴上的所有馈源单元作为仿真单元；
6、步骤三、获取初始状态下，各馈源
7、步骤四、建立天线坐标系obxbyb；将天线的反射器先绕xb轴旋转，再绕yb轴旋转；根据步骤三的获得xf轴上各馈源单元相对于校准单元的传输相位获得yf轴上各馈源单元相对于校准单元的传输相位
8、步骤五、根据步骤四中的绕xb轴旋转角度、绕yb轴旋转角度、xf轴上各馈源单元相对于校准单元的传输相位yf轴上各馈源单元相对于校准单元的传输相位建立转动角度与相位的对应关系表；
9、步骤六、测量天线在轨时，位于天线的馈源阵xf轴和yf轴上的各馈源单元的实测相位根据步骤五中的转动角度与相位的对应关系表，查得波束在轨指向误差。
10、在上述的一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，所述步骤一中，校准单元安装在天线的反射器顶部的边缘处。
11、在上述的一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，所述步骤二中，馈源阵坐标系的建立方法为：
12、以馈源阵中心的馈源单元为坐标原点of；过of的水平线为xf轴，且向右为正方向；过of的竖直线为yf轴，且向上为正方向。
13、在上述的一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，所述步骤三中，所有馈源单元相对于校准单元的传输相位的获取方法为：
14、s31、天线的反射器位置不变，以位于坐标原点of的馈源单元作为基准馈源；
15、s32、对除基准馈源外其它馈源单元进行编号1，2，…，i，…，n；
16、s33、将所有馈源单元与校准单元进行传输相位仿真分析；并将仿真得到的编号1至n的其它馈源单元相位与基准馈源的相位进行归一化处理，获得每个馈源单元在初始状态下相对于校准单元的传输相位
17、在上述的一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，所述步骤四中，天线坐标系obxbyb的建立方法为：
18、以天线的反射器的中心点为坐标原点ob；过ob的反射器水平中线为xb轴，且向右为正方向；过ob的反射器竖直中线为yb轴，且向上为正方向。
19、在上述的一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，所述天线的反射器绕xb轴和yb轴旋转时，为步进转动，步进转动角度为0.01°。
20、在上述的一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，xf轴上所有馈源单元相对于校准单元的传输相位获取方法为：
21、s41、天线的反射器绕xb轴旋转，记录xf轴上各馈源单元在每个步进转动角度下的相位将xf轴上所有馈源单元在每个转角下的相位相对于基准馈源相位进行归一化处理，获得归一化后xf轴上所有馈源单元在每个转角下的相位
22、
23、式中，为基准馈源相位；
24、s42、将归一化后xf轴上所有馈源单元在每个转角下的相位以步骤三中初始状态下各馈源单元相对于校准单元的传输相位为参考标准，再进行归一化处理，获得xf轴上各馈源单元相对于校准单元的传输相位
25、
26、在上述的一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，yf轴上所有馈源单元相对于校准单元的传输相位获取方法为：
27、s51、天线的反射器绕yb轴旋转，记录yf轴上各馈源单元在每个步进转动角度下的相位将yf轴上所有馈源单元在每个转角下的相位相对于基准馈源相位进行归一化处理，获得归一化后yf轴上所有馈源单元在每个转角下的相位
28、
29、式中，为基准馈源相位；
30、s52、将归一化后yf轴上所有馈源单元在每个转角下的相位以步骤三中初始状态下各馈源单元相对于校准单元的传输相位为参考标准，再进行归一化处理，获得yf轴上各馈源单元相对于校准单元的传输相位
31、
32、在上述的一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，所述步骤五中，转动角度与相位的对应关系表的建立方法为：
33、关系表的纵向表头包括为绕xb轴旋转角度θx和绕yb轴旋转角度θy；
34、关系表的横向表头包括xf轴上各馈源单元相对于校准单元的传输相位和yf轴上各馈源单元相对于校准单元的传输相位。
35、在上述的一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，所述步骤六中，查得波束在轨指向误差的方法为：
36、将各馈源单元的实测相位带入步骤五中的关系表中的或查到对应的θx或θy，即为波束在轨指向误差。
37、本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
38、(1)本专利技术通过卫星通信载荷的自闭环链路，实现了多波束在轨指向误差的标定，直接解决了传统多波束卫星必须地面建设校准站导致的工程实施瓶颈问题，满足了卫星运行商希望不建设地面校准站的需求；
39、(2)本专利技术通过在反射器的结构体上放置一个校准单元，结合天线具体的设计参数，分析校准单元与馈源阵中各辐射单元的传输相位，然后绕天线坐标系转动反射器，得到转动角度与各辐射单元相位变化值的对应关系，为后面的误差标定奠定基础；
40、(3)本专利技术在天线在轨时，测试校准单元与各辐射单元间的传输相位，通过与地面仿真得到的反射器转动角度与各辐射单元相位变化值的对应关系进行比对，得到反射器相对于理论设计位置绕天线坐标系x轴和y轴的转动角度，进而得到波束的在轨指向误差。
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1.一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，其特征在于：所述步骤一中，校准单元安装在天线的反射器顶部的边缘处。
3.根据权利要求1所述的一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，其特征在于：所述步骤二中，馈源阵坐标系的建立方法为：
4.根据权利要求3所述的一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，其特征在于：所述步骤三中，所有馈源单元相对于校准单元的传输相位的获取方法为：
5.根据权利要求4所述的一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，其特征在于：所述步骤四中，天线坐标系ObXbYb的建立方法为：
6.根据权利要求5所述的一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，其特征在于：所述天线的反射器绕Xb轴和Yb轴旋转时，为步进转动，步进转动角度为0.01°。
7.根据权利要求6所述的一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，其特征在于：Xf轴上所有馈源单元相对于校准单元的
8.根据权利要求6所述的一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，其特征在于：Yf轴上所有馈源单元相对于校准单元的传输相位获取方法为：
9.根据权利要求1所述的一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，其特征在于：所述步骤五中，转动角度与相位的对应关系表的建立方法为：
10.根据权利要求9所述的一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，其特征在于：所述步骤六中，查得波束在轨指向误差的方法为：
...【技术特征摘要】
1.一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，其特征在于：所述步骤一中，校准单元安装在天线的反射器顶部的边缘处。
3.根据权利要求1所述的一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，其特征在于：所述步骤二中，馈源阵坐标系的建立方法为：
4.根据权利要求3所述的一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，其特征在于：所述步骤三中，所有馈源单元相对于校准单元的传输相位的获取方法为：
5.根据权利要求4所述的一种有源阵列馈电反射面多波束天线指向误差标定方法，其特征在于：所述步骤四中，天线坐标系obxbyb的建立方法为：
6.根据权利要求5所述的一种有源阵列馈电反...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶啸，宋文超，马小飞，张龙，董晨，万继响，施锦文，张乔杉，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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