角跟踪接收机中的自动校相技术

翟 微

（作者单位：国家广电总局594台）

角跟踪接收机中的自动校相技术

翟 微

（作者单位：国家广电总局594台）

为了减少交叉耦合，需要对角跟踪接收机的自动校相技术进行研究。主要分析了跟踪接收机的设计原理，并针对单脉冲调制信号的产生与角误差信号的提取和相位校准补偿进行了研究，以期提高跟踪工作的稳定性和可靠性。

角跟踪接收机；自动交相技术；单通道调制器

单脉冲跟踪体制是一种用于卫星通信系统地面站与星间通信的应用，其所产生的单通道单脉冲的调制信号，主要包含方位、俯仰误差和信号。为了能够使天线电轴能够一直明确方向和目标，需要避免出现相位延迟和交叉耦合。下文将对如何消除相对相位差的影响进行了分析。

1　跟踪接收机的设计内容

在对角跟踪接收机中的自动交相技术的分析中，先假设其采用的是多次模单通道单脉冲跟踪方式，这种跟踪方式具有高精度的特征，其主要表现为模为和模、模为差模的两模零值自跟踪方式。跟踪接收机主要是通过提取角度误差信号，并明确目标偏离天线轴角度的大小，对差信号与和信号进行比较，其中差信号与和信号的相位差，就可以明确目标偏离等信号轴的方向。

为了保障和信号与差信号相移的一致性，需要对差模信号与和模信号进行相位调整，其中差模信号可以在单通道调制器中进行0/π的相位调制，而和模信号则可以进行不同角度的调整。当差模信号与和模信号相移一致后，则可以形成单通道信号，从而通过实现对和信号的幅度调整，进行差信号的调整。

中频角跟踪接收机主要以DSP+FPGA作为数字硬件平台，对中频信号进行采样、补偿计算及跟踪。随后在控制信号的作用下，跟踪接收机可以明确方位、俯仰等误差，同时还能够明确信号的大小。此外跟踪接收机可以通过协议将差信号与和信号进行放大处理，其中驱动天线会转向，主要是向着误差信号减小的方向转动，保证天线跟踪系统更加完善，提高定位的准确性。

2　单脉冲调制信号的产生与角误差信号的提取

角跟踪接收机采用单通道时，首先要对差模信号进行调制，随后才能够与和模信号合成。和模信号与差模信号必须在选择合适的方式才能合成，主要是起到信号在终端解调相关的误差信号。

式（1）和式（2）分别是和模信号和差模信号经过低噪声放大后的信号。式（3）为差模信号经过调制后的信号。在一定的时间范围内，确定系统完成闭环所需的方位误差和俯仰误差，并对不同的情况进行计算。当α=0时，则不存在较差耦合情况，主要是由于差信号与核心和不存在相位延迟。当α≠0时，会产生交叉耦合情况，主要是由于和信号通道与差信号通道的相对相移角度不一致。因此如果相对相位移时延α越大，就会导致俯仰误差与方位误差交叉耦合越大，从而致使灵敏度出现问题。

3　相位校准补偿

当α≠0时，会产生交叉耦合情况，主要是由于和信号通道与拆信号通道的相对相移角度不一致。为了避免误差信号与俯仰误差信号出现交叉耦合，需要对其增加可调移相器。增加可调移相器要在合成相加之前。为了使和模信号与差模信号的相对相移一致，需要调动移相器的角度，从而达到误差信号幅度增大的作用。一般可以采用8位或12位移相器进行调节。通过相位校准补偿后，和模信号与差模信号的交叉耦合为1/10，符合系统精度的要求。

式（4）（5）为和模信号和差模信号经过低噪声放大后，所表达的信号。式（6）为差模信号经过调制后所表达的信号。式（7）（8）为在一个单脉冲时间，误差解调的表现。

角跟踪接收机相位校准，可以通过方位误差与俯仰误差进行计算，在实际实验中，最好选择过零点，因此当过零点时，会出现较大的变化，且此时线性最好、精度较高，可以取得最高的校正精度。如误差信号过零点，先使移相器相移角度增加到90°+ψ，如果△UE＞0，则此时和模信号与差模信号相差为ψ。如△UE＜0，则和模信号与差模信号相差为180°+ψ。随后根据计算结果，通过调整移相器角度，如增加90°、180°、270°的来确定其正确性。

4　结语

为了使角跟踪接收机中的跟踪工作更加稳定可靠，需要提高校相精度。通过上述分析可知，自动交相精度能够满足用户的需求，其成功率高达100%，因此需要加强其的推广。

［1］汤恩生，赵鸿，周军.角跟踪接收机中的自动校相技术［J］.红外与激光工程，2014（1）.

［2］宋晓瑞，王元钦，郑海昕，等.一种基于正交处理的角跟踪系统数字校相方法［J］.电子测量技术，2015（10）.

［3］钟水和，王建，潘尧成，等.单通道单脉冲跟踪系统自动校相的设计与实现［J］.四川兵工学报，2015（7）.

［4］杨显强，侯芬，陈小群，等.一种航天器单脉冲差模角跟踪系统的标定及测试方法［J］.航天器工程，2015（3）.