GEO卫星轨道倾角变大后天线跟踪方法研究

系统稳定性之间的矛盾。调整过于频繁，则会加大桁架式天线的磨损;若调整时间间隔过大，则影响系统参数的稳定性，系统不能稳定工作，为了解决这一矛盾，提出采用程序跟踪、档位和控制频度相结合的控制模式。档位的含义是：，其其中ΔAZ 为方位角的计算值与实际值的差值，ΔEL 为俯仰角的计算值与实际值的差值。档位与天线波束偏离卫星可接受的偏差角度有关，即与天线波束偏离卫星所造成的卫星接收功率下降的可接受程度有关。依据该天线特性，天线的3 dB 半波束宽度为0112°，2 dB 半波束宽度为0110°，1 dB 半波束宽度为0108°。如果将门限θ设置为0112°、0110°或0108°，卫星接收上行功率对应下降3 dB、2 dB、1 dB。控制频度是天线调整的时间间隔，根据不同卫星的状态确定不同的控制频度，并通过试验找到最佳的控制频度。

在跟踪过程中，天线的实时指向数据将通过网络反馈到控制软件，与解算出的天线指向数据进行档位的计算，结合频度形成控制策略。控制流程如图2 所示。

图2 　程序跟踪控制流程

根据以上分析，采用0. 08°、0. 10°、0. 12°3 个档位进行跟踪试验，则天线的调整频度最快分别为10 min/ 次、13 min/ 次、15 min/ 次，为减少对天线的磨损，选取0. 15°、0. 12°两个档位进行试验。

(1) 档位为0. 15°

卫星螺流值最大为3. 24 mA ，最小为1. 1 mA。另一个通道螺流值最大为3. 75 mA ，最小为1. 00 mA。

卫星由北向南过赤道时螺流变化率最大，天线调整频度为16 min/ 次。试验期间螺流变化示意图如图3所示。

图3 　档位0. 15°时螺流一天内变化图

(2) 档位为0. 12°

卫星螺流值最大为3. 24 mA ，最小为2. 02 mA。

另一个通道螺流值最大为3. 75 mA ，最小为1. 7 mA。

卫星由北向南过赤道时天线调整频度为13 min/ 次。

试验期间螺流变化示意图如图4 所示。

图4 　档位0. 12°时螺流一天内变化图

对比上述2 次跟踪试验，档位较小时，天线控。

制频繁，螺流变化区间较小。为了确保系统的稳定运行，螺流值要大于2. 00 mA。针对目前卫星的轨道倾角，通过试验确定档位0. 08°，时间频度20 min为最佳调整策略。

4 　试验结果

试验前对天线控制系统部分功能及软件进行修改，使之能够采用程序跟踪的方法，然后将以上提出的桁架式天线跟踪方法用程序实现并接入系统。经试验，系统螺流、AGC 电压等各项参数工作正常，天线调整次数大幅减少，每次控制天线跟踪卫星时都能一步到位。档位设定为0. 08°时一天内跟踪变化如图5 所示。

图5 　档位0. 08°时螺流一天内变化图

5 　结束语

GEO 卫星轨道倾角增大后，卫星螺旋极电流等参数每天变化区间较大，抖动现象严重，约20 min螺流超低报警一次(报警门限2. 0 mA) 。天线采用现有的程序跟踪模式后螺流变化区间明显收敛，且没有大幅抖动现象。天线调整次数大幅减少，且一次调整到位，提高了天线使用寿命。特别是在卫星轨道倾角已超过±2. 5°的情况下，使用该方法仍然能够满足天线正确跟踪卫星的各项设计指标，确保了系统在卫星寿命末期稳定可靠运行。