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远程控制微波自检标校系统的设计与实现
发布时间:2013/6/25 阅览次数:1617 作者:杜海旺
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远程控制微波自检标校系统的设计与实现

杜海旺  张昌安  黄坤  马亮亮

1.中国卫星海上测控部,江苏 江阴 214431

【摘  要】船载某型测控雷达通常采用微波自检法在海上进行标校工作。本文在分析原微波自检标校系统工作原理的基础上,设计研制远程控制微波自检标校系统,从而使微波自检标校更加简便快捷。

【关键词】微波自检;校相;远程控制;统一测控系统

中图法分类号:TN80                                                      文献标识码:A

The design of A long-distance control of microwave

phase self-calibration system

Du Hai-wang1 Zhang Chang-an1 Huang Kun1 Ma Liang-liang1

(1. China Department of Satellite Marine Track & Control, Jiangyin 214431, China )

Abstract: The microwave phase self-calibration technology is widely used in the Shipborne track and control radar during the phase calibration work at sea. The original microwave self-calibration system is analysed in the paper. The design of A long-distance control of microwave phase self-calibration system is put forward, and the work of microwave phase self-calibration become more easy.

Keywords: microwave self-calibration; phase calibration; long-distance control ; unite track and control system

 1引 言

双通道单脉冲跟踪接收机具有设备相对简单、跟踪精度高[1]、角误差解调性能优良、容易实现等优点,在精密跟踪测量雷达中得到了广泛应用,是目前测控系统中用得最多的方案。但它存在和、差通道相移不一致引起的交叉耦合问题,而且校相结果受设备组合、工作频点、环境温度和极化方向的影响较大,因此需要进行定期校正。

船载某型测控雷达是航天远洋测量船的主要测控设备,采用双通道单脉冲跟踪体制。而且航天远洋测量船长期工作在海上,因此需要使用无塔标校的方法检查接收通道相位,常用的无塔标校方法主要有快速校相[2]、卫星校相[3]、微波自检校相、偏馈辅助校相[4]、分段校相[4]等。由于微波自检校相操作简单、校相结果准确,在接收链路相位检查中通常被广泛采用。

由于船载某型测控雷达没有安装高频滑环,因此在进行微波自检校相时,岗位人员需提前将位于天线筒底座连接俯仰庙的射频线缆与连接高频接收机机房的射频线缆短接,如图1所示。在争分夺秒的任务实战中严重影响了任务准备进度,如遇恶劣天气,这会给岗位人员带来了更多的不便。而且线缆短接时,天线不能正常转动,如果天线在此状态下转动,微波自检线缆将会被拧断,其他设备也会受到严重损坏,因此船载某型测控雷达在进行微波自检相位检查时存在着巨大的安全隐患。

1射频线缆短接图

2微波自检标校系统工作原理

船载某型测控雷达主跟踪链路校相原理如图2所示。

2主跟踪链路校相原理图

由信号源输出的微波自检信号经过馈源网络后端的所有跟踪链路,通过有线微波自检的方法能检查出馈源网络后端跟踪链路的变化情况。

为下行信号的频率, 为差路方向图归一化斜率, 分别表示目标偏离天线电轴的角度和圆周角,则和路信号 和差路信号 可分别表示[4]为:

设馈源网络对和差信号引起的相位变化分别为 ,信道引起的相位变化分别为 ,跟踪功分到主跟踪模块的线缆引起的相位变化分别为 ,则和差信号 可分别表示为:

其中, 为和差通道的信道增益, 为中频信号频率。

由主跟踪模块解算出的方位、俯仰误差电压 可分别表示为:

其中K为天线归一化误差斜率, AGC归一化输出电压。

为和差通道相对相移,即校相要得出的结果。

3远程控制微波自检标校系统设计方案

3.1远程控制微波自检标校系统设计原理

3 远程控制微波自检标校系统设计框图

远程控制微波自检标校系统设计原理如图3所示,虚线框内为新设计加入的远程控制微波自检标校系统。

远程控制微波自检标校系统主要由远程控制计算机、远程控制信标机、电源模块、功分器、低频线缆等组成,远程控制信标机和功分器安装于俯仰庙,远程控制计算机安装于高频接收机房内。远程控制计算机通过串口发送控制指令,通过低频滑环送至远程控制信标机,信标机根据控制指令输出指定频率的微波信号,微波自检信号通过功分后进入跟踪链路,进而实现远程微波自检校相功能。

主要技术指标和要求:

1、远程信标机输出信号频率3.7GHz~4.2GHz,步进100KHz

2、远程信标机输出信号幅度为:-30±5dBm,输出信号稳定;

3、远程控制计算机实现对远程信标机输出信号频率控制;

4、远程控制微波自检标校系统与原微波自检系统为并联,如该系统出现故障不会影响原微波自检系统的正常使用。

3.2远程控制信标机工作原理

4  远程控制信标机原理框图

远程控制信标机工作原理如图4所示,主要由单片机CY68013、鉴频模块F4107、压控振荡器V846ME08、运算放大器、电源供给电路等组成。远程控制计算机通过低频滑环向远程控制信标机发送串口控制命令,单片机CY68013接收到控制命令后提取频率控制值,并控制鉴频模块F4107产生一个电压信号,通过运算放大器放大后加到V846ME08压控振荡器上产生符合需求的频率信号,输出信号幅度为-30±5dBm,负反馈的设计保证了输出信号稳定。

3.3优点与创新点

1)远程控制微波自检标校系统的设计使设备摆脱了因线缆短接带来的隐患与不便,使微波自检校相更加简单快捷;

2)新安装于俯仰庙内的功分器采用功分器反用的方式,保证了新安装的标校系统与原微波自检系统不冲突,新安装标校系统工作异常时,原微波自检系统仍能正常使用;

3)远程控制微波自检标校系统的电源线和控制线均采用原设备系统的空余线缆,不新增加新线缆,最大限度减小了对原系统的影响;

4)远程控制微波自检标校系统输出信号幅度稳定,频率准确,操作简单,系统可靠性、稳定性高。

4结束语

航天远洋测量船长期工作在海上,微波自检校相是测量船检查跟踪链路相位的主要方法。远程控制微波自检系统是在原微波自检系统上的改进,该设计易于实现,使用极为方便,能极大的提高任务准备效率。而且该设计思想能应用于新的测控系统的开发设计,也可以适用于旧系统的改造,具有很好的推广意义。

参考文献

[1] .刘嘉兴.飞行器测控通信工程[M].北京:国防工业出版社,2010.

LIU Jia-xing.Spacecraft TT&C and Communication Engineering[M].Beijing: National Defense Industry Press2010.(in Chinese)

[2].李蝉,刘敏,于益农.口面天线无塔校相方法[J] .电讯技术,200949(8):73-75.

LI ChanLIU MinYU Yi-nong.Towerless phase calibration methods for aperture antenna[J].Telecommunication Engi-neering 200949(8):73-75. (in Chinese)

[3].杨萍,郭军海,孙刚.航天测控系统卫星鉴定技术研究[J] .航天控制,200826(1):65-69.

YANG PingGUO Jun-haiSUN Gan.The Research of Ac-curacy Evaluation by Satellite Technology for Space TrackingTelemetry and Command System [J]. Aerospace Control200826(1):65-69. (in Chinese)

[4].苏勋.S/X频段深空测控系统校相/校零方案试验报告[R] .成都:中国电科集团第十研究所,2010.

SUXun.S/X band test report for deep space TT&C system phase calibration/distance calibration[R].Chengdu:The 10th Institute of China Electronics Technology Group Corporation2010.(in Chinese)

 

 

杜海旺(1982-),男,工程师/学士,国防科学技术大学机械工程及其自动化专业毕业  研究方向为航天测控信道发射系统;中国卫星海上测控部远望六号测量船,江苏省江阴市103信箱860 214431(电话)0510-8682006013812111991,(电子邮箱)xingliyad@163.com

 

 


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