基于ACU的跟踪接收机自动校相算法优化,本文是关于自动方面论文范文例文跟跟踪接收机和算法和优化相关论文写作参考范文.
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【摘 要】 船载卫通站单脉冲跟踪接收机具有自动校相体制,有效提升了卫通系统海上动态校相能力.但自动校相所得天线跟踪灵敏度较低,抗干扰能力较差.本文根据单脉冲跟踪接收机的工作、校相原理,在分析自动校相方位轴、俯仰轴差斜率产生原理的基础上,提出跟踪接收机自动校相的优化算法,有效提升了船载卫通站海上跟踪效果.
【关键词】 跟踪接收机 自动校相 跟踪灵敏度
引言
船载卫通站采用单通道单脉冲跟踪体制,具有跟踪精度高,抗干扰能力强等特点[1].然而,环境温度变化、射频线缆松动、天线电轴漂移等多种因素都会引起和差通道相对位移的变化,导致交叉耦合不断恶化,影响天线正常跟踪.测量船在海上动态条件下手动校相困难,新一代船载卫通站采用自动校相系统,利用窄带位置环寻找和中心,将手动校相过程自动化,在动态条件下校相,交叉耦合优于15°,满足天线跟踪要求[2][3].但自动校相所得跟踪灵敏度为0.5V/°左右,特性偏软,天线抗干扰能力较差.
本文针对自动校相跟踪灵敏度较低,提出校相系数概念,利用天线控制单元内的保留参数,在天线控制单元内对自动校相结果进行修正,通过实验验证了该方案的可行性,有效提升了动态条件下船载卫通站校相能力.
一、单脉冲跟踪接收机校相原理
1.1 接收机跟踪原理
C 频段船载卫通站跟踪系统组成框图如图1 所示.天线来波信号经天线面反射后进入馈源网络,合成和信号和差信号,和、差信号分别进入和低噪和差低噪进行信号放大,通过功分器进入两个相互独立的和差网络合成两路相互独立的单通道信号分别送入跟踪接收机A 和跟踪接收机B.单通道跟踪信号由接收机解调出方位误差电压和俯仰误差电压, 送到伺服控制部分, 驱动天线朝着误差电压减小的方向对准卫星.两台跟踪接收机与伺服系统通过同一条CAN 总线相接,实现跟踪信号、接收机状态信号、参数设置信号的传输.
1.2 接收机校相原理
和、差信号在进入和差网络之前所经路径不同,因此,和信号和差信号的相位不同.单通道跟踪信号经跟踪接收机解调后误差电压为：
其中μ 为归一化误差,θ 为天线偏离卫星角度,Δφ为和、差信号初始相位差,α 为跟踪接收机移相器相位,γ为天线偏离卫星的方向.理想情况下,通过校相,使移相器相位与和、差信号初始相位差相互抵消,即α等于Δφ,此时跟踪接收机解调出的误差电压为：
只偏开方位轴或俯仰轴,γ等于0 °或90 °,交叉耦合HE-A 或HE-A → 0.然而,外界温度的变化、和差网络前某个模块更换、射频线缆的松动都会导致和、差信号初始相位差Δφ 的变化,使原来的移相器相位α 与Δφ 不匹配, 天线需要重新校相.
1.3 船载卫通站自动校相过程
自动校相通过合理调整天线方位、俯仰轴相位和差斜率,使天线偏离卫星时跟踪接收机输出正确、合理的误差电压值.
以某C 频段船载卫通站为例,将天线自动校相分为以下过程：
①寻找和中心.通过交替拉方位、俯仰轴寻找卫星信标信号的最强点,确保天线对准卫
星中心.
②相位校正.拉偏方位轴0.4°,调整俯仰轴的相位（Pe）使俯仰轴的误差电压（Ue）为最小值；同理,确定方位轴相位Pa.
③ 差斜率调整.利用算法（IF32_Tmp等于AZK*0.3/IF32_xa）确定方位轴的差斜率Ka,其中IF32_xa 为跟踪接收机差电压采用均值,AZK 为初始斜率,默认为4,IF32_Tmp 换算后作为斜率设置给接收机.同理确定俯仰轴差斜率Ke.
④校相成功.以校相结果跟踪同步卫星,误差电压小于0.1V,校相结果可用.
在厂所摇摆台上对某C 频段某船载卫通站进行动态校相,校相结果如下表所示：
二、跟踪接收机自动校相算法优化
2.1 基于天线控制单元的差斜率调整算法
在静态条件下验证自动校相结果,其交叉耦合小于15°,满足验收大纲要求；跟踪灵敏度为0.5V/°左右,特性偏软.跟踪灵敏度调整算法如下：
分析跟踪灵敏度调整算法调整算法IF32_Tmp等于AZK*0.3/IF32_xa.IF32_xa 为跟踪接收机差电压采用均值,IF32_Tmp为换算后的斜率,不能作为调整的变量；AZK 为初始斜率,默认为4,调整AZK,跟踪接收机差电压采用均值IF32_xa会同步变化,AZK/IF32_xa 抵消变化结果.天线控制单元预留了较多保留参数,通过改变天线控制单元内保留参数的大小,使其代替常量0.3,调节方位轴、俯仰轴差斜率的大小.
使用保留参数组1 的保留参数9,调节方位轴差斜率,调整后的算法如下：
同理,使用保留参数组1 的保留参数10,调节俯仰轴差斜率.
2.2 试验结果
在天线控制单元内将保留参数组1 的保留参数9 和保留参数10 设置为0.6,如图2 所示:
算法优化前后校相结果如表2 所示：
表2 中算法优化前后,船载卫通站对A 卫星自动校相,方位、俯仰相位变化很小,跟踪灵敏度提高了1 倍,验证了前文的分析,改善了天线的抗干扰能力.
三、结束语
针对船载卫通站自动校相跟踪灵敏度偏软,抗干扰能力差的问题,提出了基于天线控制单元的自动校相改进算法,有效提升了专家对自动校相的介入能力,进一步提高了自动校相效果,具有在其他移动站特别是船载卫通站推广的意义.
参 考 文 献
[1] 无线电跟踪测量[M]. 北京：国防工业出版社,2003：74-78.
[2] 林习良, 周锦标, 赵乾宏. E&C 跟踪对极化角的影响及解决方法[J]. 电讯技术,2011,51(11):37-41.
[3] 王友强, 刘峻, 马云龙. 船载卫通天线角度调整模式存在问题的分析与改进[J]. 电讯技术,2010,50(9):102-105.
归纳上述,此文是一篇关于对写作跟踪接收机和算法和优化论文范文与课题研究的大学硕士、自动本科毕业论文自动论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料有帮助.
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