射频波束指向之方法及装置

摘要

一种RF波束指向装置(500，600)，用以补偿稳定误差对天线指向的影响。波束指向装置包括一姿态参考系统(502，528，530，534)，从卫星姿态产生天线姿态输出。也包括姿态比较电路(528，530)，耦合到姿态参考系统，它提供天线指向误差的输出。控制电路(528，530)耦台到姿态参考系统(502，528，530，534)及姿态比较电路(528，530)。控制电路(528，530)反应卫星之机械旋转所引起的动态稳定天线指向误差以产生控制误差输出信号。提供电子波束指向系统(500，600)，反应天线指向误差信号将天线(544)转向，以将动态稳定天线指向误差减小到标称操作(202)的既定指向精度之内。

主权项

1.一种补偿天线指向之稳定误差影响的方法,该方法包括:对卫星携带之至少可在一维方向电子转向的天线执行机械式旋转;反应机械式旋转所产生的动态稳定天线指向误差,执行电子姿态修正:使用卫星姿态参考系统从目前的卫星姿态决定天线姿态;比较目前的天线姿态与所要的天线姿态,以及以电子转向将天线朝向所要的天线姿态,以将动态稳定所产生的天线指向误差减小到标称操作的既定指向精度之内。2.如申请专利范围第1项的方法,其中执行机械式旋转的步骤包括以平衡环转动天线。3.如申请专利范围第1项的方法,其中的电子姿态修正步骤发生于目标追踪顺序期间,且在目标追踪顺序期间进一步包括执行机械式姿态修正:使用姿态参考系统从目前的卫星姿态决定天线姿态;比较目前的天线姿态与所要的天线姿态,以及以机械式转向将天线朝向所要的天线姿态。4.如申请专利范围第3项的方法,其中电子的姿态修正步骤是以第一速率重复执行,机械式姿态修正步骤是以第二速率重复执行,且其中第一速率大于第二速率。5.如申请专利范围第4项的方法,其中第一速率实质上大于第二速率。6.如申请专利范围第1项的方法,其中电子转向的步骤包括稳定至少一个与天线之发射接收波束转向有关的可变时间延迟模组。7.如申请专利范围第6项的方法,其中电子转向的步骤包括稳定至少一个与天线之通信发射接收波束转向有关的可变时间延迟模组。8.如申请专利范围第1项的方法,其中电子转向的步骤包括稳定至少一个与天线之发射与接收波束转向有关的可变时间延迟模组。9.如申请专利范围第8项的方法,其中电子转向的步骤包括稳定至少一个与天线之雷达及通信其中之一的发射与接收波束转向有关的可变时间延迟模组。10.如申请专利范围第1项的方法,其中,在动态稳定所产生的天线指向误差降到标称操作的既定指向精度以下之后,仍继续执行电子姿态修正的步骤。11.如申请专利范围第1项的方法,其中执行机械式旋转的步骤包括执行初始目标获取指向的机械式旋转。12.如申请专利范围第11项的方法,其中电子姿态修正的步骤是在初始目标指向机械式旋转之后以及目标追踪顺序期间执行。13.一种RF波束指向装置,用以补偿稳定误差对天线指向的影响,波束指向装置包括:卫星姿态参考系统,根据目前的卫星姿态产生天线姿态输出,天线姿态输出代表至少可在一维方向电子转向之天线的姿态;姿态比较电路,耦合到姿态参考系统;控制电路,耦合到姿态参考系统及姿态比较电路,控制电路指示姿态比较电路反应卫星机械式旋转所造成的动态稳定天线指向误差产生姿态控制误差输出信号;以及电子波束指向系统,耦合到控制电路及天线,用以反应姿态控制误差输出信号以转向天线,以将动态稳定天线指向误差减小到标称操作所要求的既定指向精度。14.如申请专利范围第13项的波束指向装置,进一步包括卫星上的电脑,电脑中包括控制电路。15.如申请专利范围第14项的波束指向装置,其中的姿态参考系统从星位追踪器、太阳感应器及惯性参考单元其中之一接收输入。16.如申请专利范围第13项的波束指向装置,其中的天线是发射天线。17.如申请专利范围第13项的波束指向装置,其中的天线是发射及接收天线。18.如申请专利范围第15项的波束指向装置,其中的发射及接收天线是通信及雷达天线其中之一。19.如申请专利范围第13项的波束指向装置,其中的电子波束指向系统包括至少一个可变时间延迟模组,用以将天线在方位方向转向。20.如申请专利范围第13项的波束指向装置,其中的电子波束指向系统包括至少一个可变时间延迟模组,用以将天线在仰俯方向转向。21.如申请专利范围第13项的波束指向装置,进一步包括机械式波束指向系统,用以将天线转向到所要的天线姿态,且其中的机械波束指向系统包括平衡环,做为天线的机械式指向。22.如申请专利范围第21项的波束指向装置,其中的机械式波束指向系统至少包括扭力杆、反作用轮、推进器、动量轮、以及控制力矩陀螺仪其中之一,做为卫星的机械式指向。23.如申请专利范围第21项的波束指向装置,其中的机械式波束指向系统执行初始的目标指向机械式旋转,它会产生至少部分是由动态稳定所造成的天线指向误差。24.一种卫星,提供增强的天线指向能力,该卫星包括:机械式波束指向系统;卫星姿态参考系统,根据目前的卫星姿态产生天线姿态输出;姿态比较电路,耦合到姿态参考系统;控制电路,耦合到姿态参考系统及姿态比较电路,控制电路指示姿态比较电路反应卫星机械式旋转所造成的动态稳定天线指向误差以产生控制误差输出信号;以及电子波束指向系统,耦合到姿态比较电路及天线,反应天线指向误差信号以转向天线,以将动态稳定引起的天线指向误差减小到标称操作所要求的既定指向精度。25.如申请专利范围第24项的卫星,其中的机械式波束指向系统是卫星本体转向系统。26.如申请专利范围第24项的卫星,其中的机械式波束指向系统包括固定天线的平衡环。27.如申请专利范围第24项的卫星,其中的控制电路起始一目标追踪顺序,其中的机械式波束指向系统以第一速率操作,以将天线转向到所要的天线姿态,以及,其中的电子波束指向系统以第二速率操作,以减小动态稳定所引起的天线指向误差。28.如申请专利范围第27项的卫星,其中的第二速率实质上快于第一速率。图式简单说明:第一图是合成孔径雷达成像系统典型的目标获取限制。第二图是电脑模拟仅使用机械式波束指向装置及体固定雷达之波束指向系统的指向误差曲线。第三图是电脑模拟本体旋转机械式波束指向系统己旋转角的曲线。第四图是机械及电子回授控制波束指向法的程序/逻辑流程图。第五图是按照本发明之特定体旋转实施例之回授控制波束指向装置的方块图。第六图是按照本发明之特定平衡环实施例之回授控制波束指向装置的方块图。第七图是可以使用本发明之回授控制波束指向装置之天线酬载的方块图。第八图说明使用电子指向修正机械指向误差之天线姿态控制的结果。