基于波束扫描天线的跟踪系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电磁信号跟踪系统，尤其涉及一种基于波束扫描天线的跟踪系统。
【背景技术】
[0002]在电磁信号跟踪系统中，相位阵列天线常被安装在移动载体上。相位阵列天线在方位不同的方向产生尖锐的波束。在射频电路中不停的切换相位常量可以使波束在方位两个不同的方向不停的周期切换，比较相位切换前后接收信号的强度产生一个误差信号作为方位的误差信号，然后根据方位误差信号驱动天线的方位电机直到误差信号为零。
[0003]电磁信号跟踪系统包括圆锥扫描跟踪和步进跟踪，其中圆锥扫描跟踪的原理为天线波束做圆锥形扫动，接收来自卫星的电磁信号作为接收信号，接收信号在功率模块组件中产一个误差电压作为天线与卫星的误差角度。天线不停的圆锥扫描直到误差电压为零；步进跟踪的原理为天线在一个方向上机械的移动一个小角度，然后比较转动前后接收信号的强度，接收信号强度决定下一步动动方向，反复执行上面的动作直到最大信号的产生。
[0004]但是上述跟踪方法均存在较大的缺陷，圆锥扫描系统需要有复杂的机械结构来转动天线做圆锥扫描，并且对于波束很宽的天线，0.5db衰减点的宽度会有20度，因此在这20度范围内，通过AGC电压判断信号强度是无法实现的，此时圆锥扫描的跟踪精度很差；步进跟踪的跟踪速度较低，因为接收信号的强度由预设时间周期接收信号的积分决定的，另外还需要补偿在积分周期内船的位移。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于波束扫描天线的跟踪系统。
[0006]本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的:
[0007]一种基于波束扫描天线的跟踪系统，包括天线、移相网络、低噪声放大电路、接收器、混频器、频率源、A/D采样器、电机驱动器、方位电机和主控单元，所述天线的电磁输出端与所述移相网络的电磁信号输入端连接，所述移相网络的电磁信号输出端与所述低噪声放大器的输入端连接，所述低噪声放大器的输出端与所述接收器的输入端连接，所述接收器的输出端分别与所述混频器的输入端和接收通道的输入端连接，所述混频器的参考频率输入端与所述频率源的输出端连接，所述混频器的输出端与所述A/D采样器的输入端连接，所述A/D采样器的输出端与所述主控单元的输入端连接，所述主控单元的控制信号输入端分别与所述移相网络的控制信号输入端和所述电机驱动器的控制信号输入端连接，所述电机驱动器的控制信号输出端与所述方位电机的信号输入端连接，所述天线与所述方位电机连接。
[0008]具体地，所述天线为波束扫描天线，且包括导电板、第一绕线和第二绕线，所述第一绕线和所述第二绕线均呈螺旋状设置在所述导电板上，所述第一绕线和所述第二绕线之间的连线与所述导电板的长度方向平行。
[0009]本实用新型的有益效果在于:
[0010]本实用新型基于波束扫描天线的跟踪系统当有误差角时就会驱动方位电机转动，从而使天线角度转动，使跟踪误差角为0，提高系统灵敏度；同时可以避免方位电机不停的转动，从而降低系统的功率功耗。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型所述基于波束扫描天线的跟踪系统的结构框图；
[0012]图2是本实用新型所述天线的结构示意图；
[0013]图3是本实用新型所述天线最大指向便宜图；
[0014]图4是本实用新型移相时天线方向图；
[0015]图5是本实用新型所述基于波束扫描天线的跟踪系统的流程图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0017]如图1所示，一种基于波束扫描天线的跟踪系统，包括天线、移相网络、低噪声放大电路、接收器、混频器、频率源、A/D采样器、电机驱动器、方位电机和主控单元，天线的电磁输出端与移相网络的电磁信号输入端连接，移相网络的电磁信号输出端与低噪声放大器的输入端连接，低噪声放大器的输出端与接收器的输入端连接，接收器的输出端分别与混频器的输入端和接收通道的输入端连接，混频器的参考频率输入端与频率源的输出端连接，混频器的输出端与A/D采样器的输入端连接，A/D采样器的输出端与主控单元的输入端连接，主控单元的控制信号输入端分别与移相网络的控制信号输入端和电机驱动器的控制信号输入端连接，电机驱动器的控制信号输出端与方位电机的信号输入端连接，天线与方位电机连接。
[0018]如图2所示，天线为波束扫描天线，且包括导电板1、第一绕线2和第二绕线3，第一绕线2和第二绕线3均呈螺旋状设置在导电板上，第一绕线2和第二绕线3之间的连线与导电板I的长度方向平行。
[0019]本实用新型基于波束扫描天线的跟踪系统的工作原理如下:
[0020]天线接收的电磁信号经过移相网络后进入了低噪声放大电路，放大后的电磁信号进入接收器，接收器中电磁信号一分为二，一路到接收通道，另一路到混频器，频率源作为混频器的参考频率与输入的射频信号混频，混频后的中频送入A/D采样器进行采样，采样结果是一个O到3.3V的电压，采样电压就代表着接收信号的强度，主控单元依据采样电压计算出一个误差角，通过误差角控制电机驱动器，主控单元同时输出一个控制脉冲到移相网络，方位电机被电机驱动器控制。
[0021]在天线上可以产生一个最大指向(天线的电磁波束轴心)可变的天线方向图。主控制器产生一个脉冲信号控制天线指向从一个方向(第一个方向)指向另一个方向(第二个方向)，当天线指向第一个向时，主控制器通过采样模块可以得到第一个信号强度。当天线指向第二个方向时，主控制器能过采样模块可以等到第二个信号强度，第一个方向与第二个方向相差一个预设的很小的角度，当天线的指向周期的切换时，就会产生一个交替变化的信号强度，主控制器比较两个信号强度变化就会产生一个误差角度，产生误差角度后，主控制器通过驱动模块控制天线转动以响应误差角度，机械的转动天线以减小误差角度。
[0022]如图3所示，通过控制移相网络切换天线的方向，当天线由第一个方向方位切换为第二个方向方位时，天线的波束由波束图案A切换到波束图案B，其中波束A与波束B之间的角度差为α，α为半功率角度的1/10，如图4所示，实现A描述的是图3中波束A的相对功率对方位角方向图，虚线B描述的是图3中波束B的相对功率对方位角方向图。
[0023]本系统的控制流程如图5所示:
[0024]Al:主控单元产生控制脉冲改变天线波束；
[0025]A2:通过Α/D采样器对混频器传输的信号进行采样滤波，并进行相位判断，如果为相位A则调至A3，如果为相位B则调至A4 ；
[0026]A3:保存波束A的信号强度AZ (a)；
[0027]A4:保存波束B的信号强度AZ (b)；
[0028]△5:计算八2(&)与AZ(b)的差值δ，并将差值δ与预设值Θ比较，如果δ > Θ则跳转至Α6，如果δ < Θ，则跳转至Α7;
[0029]Α6:比较AZ (a)与AZ (b)，如果AZ (a) > AZ (b)，方位电机顺时针转动，如果AZ (a)< AZ (b)，方位电机逆时针转动；
[0030]A7:重新执行步骤Al—A6。
[0031]本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于波束扫描天线的跟踪系统，其特征在于:包括天线、移相网络、低噪声放大电路、接收器、混频器、频率源、A/D采样器、电机驱动器、方位电机和主控单元，所述天线的电磁输出端与所述移相网络的电磁信号输入端连接，所述移相网络的电磁信号输出端与所述低噪声放大器的输入端连接，所述低噪声放大器的输出端与所述接收器的输入端连接，所述接收器的输出端分别与所述混频器的输入端和接收通道的输入端连接，所述混频器的参考频率输入端与所述频率源的输出端连接，所述混频器的输出端与所述A/D采样器的输入端连接，所述A/D采样器的输出端与所述主控单元的输入端连接，所述主控单元的控制信号输入端分别与所述移相网络的控制信号输入端和所述电机驱动器的控制信号输入端连接，所述电机驱动器的控制信号输出端与所述方位电机的信号输入端连接，所述天线与所述方位电机连接。
2.根据权利要求1所述的基于波束扫描天线的跟踪系统，其特征在于:所述天线为波束扫描天线，且包括导电板、第一绕线和第二绕线，所述第一绕线和所述第二绕线均呈螺旋状设置在所述导电板上，所述第一绕线和所述第二绕线之间的连线与所述导电板的长度方向平行。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于波束扫描天线的跟踪系统，包括天线、移相网络、低噪声放大电路、接收器、混频器、频率源、A/D采样器、电机驱动器、方位电机和主控单元，天线的电磁输出端依次与移相网络、低噪声放大器、接收器、混频器、A/D采样器、主控单元和电机驱动器连接，电机驱动器的控制信号输出端与方位电机的信号输入端连接，混频器的参考频率输入端与频率源的输出端连接，天线与方位电机连接。本实用新型当有误差角时就会驱动方位电机转动，从而使天线角度转动，使跟踪误差角为0，提高系统灵敏度；同时可以避免方位电机不停的转动，从而降低系统的功率功耗。
【IPC分类】H01Q3-04
【公开号】CN204361281
【申请号】CN201520005006
【发明人】唐勇, 唐海军, 胡明武
【申请人】成都国卫通信技术有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年1月5日