翟 微

（作者單位：國家廣電總局594臺）

角跟蹤接收機(jī)中的自動校相技術(shù)

翟 微

（作者單位：國家廣電總局594臺）

為了減少交叉耦合，需要對角跟蹤接收機(jī)的自動校相技術(shù)進(jìn)行研究。主要分析了跟蹤接收機(jī)的設(shè)計原理，并針對單脈沖調(diào)制信號的產(chǎn)生與角誤差信號的提取和相位校準(zhǔn)補(bǔ)償進(jìn)行了研究，以期提高跟蹤工作的穩(wěn)定性和可靠性。

角跟蹤接收機(jī)；自動交相技術(shù)；單通道調(diào)制器

單脈沖跟蹤體制是一種用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)地面站與星間通信的應(yīng)用，其所產(chǎn)生的單通道單脈沖的調(diào)制信號，主要包含方位、俯仰誤差和信號。為了能夠使天線電軸能夠一直明確方向和目標(biāo)，需要避免出現(xiàn)相位延遲和交叉耦合。下文將對如何消除相對相位差的影響進(jìn)行了分析。

1　跟蹤接收機(jī)的設(shè)計內(nèi)容

在對角跟蹤接收機(jī)中的自動交相技術(shù)的分析中，先假設(shè)其采用的是多次模單通道單脈沖跟蹤方式，這種跟蹤方式具有高精度的特征，其主要表現(xiàn)為模為和模、模為差模的兩模零值自跟蹤方式。跟蹤接收機(jī)主要是通過提取角度誤差信號，并明確目標(biāo)偏離天線軸角度的大小，對差信號與和信號進(jìn)行比較，其中差信號與和信號的相位差，就可以明確目標(biāo)偏離等信號軸的方向。

為了保障和信號與差信號相移的一致性，需要對差模信號與和模信號進(jìn)行相位調(diào)整，其中差模信號可以在單通道調(diào)制器中進(jìn)行0/π的相位調(diào)制，而和模信號則可以進(jìn)行不同角度的調(diào)整。當(dāng)差模信號與和模信號相移一致后，則可以形成單通道信號，從而通過實(shí)現(xiàn)對和信號的幅度調(diào)整，進(jìn)行差信號的調(diào)整。

中頻角跟蹤接收機(jī)主要以DSP+FPGA作為數(shù)字硬件平臺，對中頻信號進(jìn)行采樣、補(bǔ)償計算及跟蹤。隨后在控制信號的作用下，跟蹤接收機(jī)可以明確方位、俯仰等誤差，同時還能夠明確信號的大小。此外跟蹤接收機(jī)可以通過協(xié)議將差信號與和信號進(jìn)行放大處理，其中驅(qū)動天線會轉(zhuǎn)向，主要是向著誤差信號減小的方向轉(zhuǎn)動，保證天線跟蹤系統(tǒng)更加完善，提高定位的準(zhǔn)確性。

2　單脈沖調(diào)制信號的產(chǎn)生與角誤差信號的提取

角跟蹤接收機(jī)采用單通道時，首先要對差模信號進(jìn)行調(diào)制，隨后才能夠與和模信號合成。和模信號與差模信號必須在選擇合適的方式才能合成，主要是起到信號在終端解調(diào)相關(guān)的誤差信號。

式（1）和式（2）分別是和模信號和差模信號經(jīng)過低噪聲放大后的信號。式（3）為差模信號經(jīng)過調(diào)制后的信號。在一定的時間范圍內(nèi)，確定系統(tǒng)完成閉環(huán)所需的方位誤差和俯仰誤差，并對不同的情況進(jìn)行計算。當(dāng)α=0時，則不存在較差耦合情況，主要是由于差信號與核心和不存在相位延遲。當(dāng)α≠0時，會產(chǎn)生交叉耦合情況，主要是由于和信號通道與差信號通道的相對相移角度不一致。因此如果相對相位移時延α越大，就會導(dǎo)致俯仰誤差與方位誤差交叉耦合越大，從而致使靈敏度出現(xiàn)問題。

3　相位校準(zhǔn)補(bǔ)償

當(dāng)α≠0時，會產(chǎn)生交叉耦合情況，主要是由于和信號通道與拆信號通道的相對相移角度不一致。為了避免誤差信號與俯仰誤差信號出現(xiàn)交叉耦合，需要對其增加可調(diào)移相器。增加可調(diào)移相器要在合成相加之前。為了使和模信號與差模信號的相對相移一致，需要調(diào)動移相器的角度，從而達(dá)到誤差信號幅度增大的作用。一般可以采用8位或12位移相器進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過相位校準(zhǔn)補(bǔ)償后，和模信號與差模信號的交叉耦合為1/10，符合系統(tǒng)精度的要求。

式（4）（5）為和模信號和差模信號經(jīng)過低噪聲放大后，所表達(dá)的信號。式（6）為差模信號經(jīng)過調(diào)制后所表達(dá)的信號。式（7）（8）為在一個單脈沖時間，誤差解調(diào)的表現(xiàn)。

角跟蹤接收機(jī)相位校準(zhǔn)，可以通過方位誤差與俯仰誤差進(jìn)行計算，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，最好選擇過零點(diǎn)，因此當(dāng)過零點(diǎn)時，會出現(xiàn)較大的變化，且此時線性最好、精度較高，可以取得最高的校正精度。如誤差信號過零點(diǎn)，先使移相器相移角度增加到90°+ψ，如果△UE＞0，則此時和模信號與差模信號相差為ψ。如△UE＜0，則和模信號與差模信號相差為180°+ψ。隨后根據(jù)計算結(jié)果，通過調(diào)整移相器角度，如增加90°、180°、270°的來確定其正確性。

4　結(jié)語

為了使角跟蹤接收機(jī)中的跟蹤工作更加穩(wěn)定可靠，需要提高校相精度。通過上述分析可知，自動交相精度能夠滿足用戶的需求，其成功率高達(dá)100%，因此需要加強(qiáng)其的推廣。

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