一种基于切换的异轨星间天线的捕获跟踪方法

摘要

一种基于切换的异轨星间天线及其捕获跟踪方法，所述的天线包括微波切换组件和天线阵列；天线阵列由N个窄波束天线阵元组成；微波切换组件具有2个设备耦合接口记为P1、P2和N个天线耦合接口，设备耦合口P1通过双工器分别与星上发射机及接收机相连，另一个设备耦合口P2与信号探测器相连；一个窄波束天线阵元与一个天线耦合接口相连，每个设备耦合接口能够与所有的天线耦合接口之间分别形成射频通路；各窄波束天线阵元的电轴指向各不相同，在空间中呈放射状，相邻两个窄波束天线阵元的波束覆盖范围有重叠，整个天线阵列满足卫星在轨相对位置变化时，波束覆盖范围的需要。

主权项

一种利用异轨星间天线实现的捕获跟踪方法，所述的异轨星间天线包括微波切换组件和天线阵列；天线阵列由N个窄波束天线阵元组成；微波切换组件具有2个设备耦合接口记为P1、P2和N个天线耦合接口，设备耦合口P1通过双工器分别与星上发射机及接收机相连，另一个设备耦合口P2与信号探测器相连；一个窄波束天线阵元与一个天线耦合接口相连，每个设备耦合接口能够与所有的天线耦合接口之间分别形成射频通路；各窄波束天线阵元的电轴指向各不相同，在空间中呈放射状，相邻两个窄波束天线阵元的波束覆盖范围有重叠，整个天线阵列满足卫星在轨相对位置变化时，波束覆盖范围的需要，其特征在于步骤如下：(1)在需要建立异轨星间链路的两颗卫星上分别安装所述的异轨星间天线，其中天线阵列的安装确保在轨时，两颗星分别在对方天线阵列波束的覆盖范围内；两颗卫星分别记为A星和B星，A星作为信标方，B星作为捕获方；(2)A星发射机发射信标信号XA，A星上的微波切换组件按照预设的扫描图样控制切换与设备耦合接口P1对应的射频通路，使得P1对应的射频通路上的窄波束天线阵元按照预设的扫描图样进行扫描；(3)B星的信号探测器连续探测信标信号XA的强度，B星上的微波切换组件按照预设的扫描图样控制切换设备耦合接口P2对应的射频通路，使得P2对应的射频通路上的窄波束天线阵元按照预设的扫描图样进行扫描，当信号探测器探测到信标信号时，微波切换开关将探测到信标信号射频通路对应的天线阵元TB接入设备耦合接口P1的接收机，同时由发射机向A星发射确认信号ACKB；(4)A星接收机接收到确认信号ACKB后，A星微波切换组件停止切换设备耦合接口P1对应的射频通道，将当前连通的天线阵元记为TA；A星发射机开始向B星发射有效数据；(5)B星接收机接收有效数据，并在接收的同时由发射机向A星发送信标信号XB；之后，A星直接执行步骤(a)的处理，B星直接进入步骤(b)的处理；(a)A星上信号探测器连续探测信标信号XB，并由微波切换组件切换设备耦合接口P2对应的射频通路使得与信号探测器相连的天线阵元为当前天线阵元TA相邻的阵元，判断探测到的信标信号XB的强度是否优于天线阵元TA对应的信号强度，若优于，则A星停止向B星发送有效数据，转而发送信标信号XA至B星，并将天线阵元切换至信号强度优的阵元，该信号强度优的阵元作为新的天线阵元TA，切换完成后，恢复向B星发送有效数据，并返回步骤(5)；否则，A星继续发送有效数据至B星，并返回步骤(5)；(b)B星上信号探测器连续探测来自A星的有效信号，并由微波切换组件切换设备耦合接口P2对应的射频通路使得与信号探测器相连的天线阵元为当前天线阵元TB相邻的阵元，判断探测到的信号强度是否优于天线阵元TB对应的信号强度，若优于，则通知A星停止发射有效数据，并将天线阵元切换至信号强度优的阵元，该信号强度优的阵元作为新的天线阵元TB，切换完成后通知A星继续发送有效数据，返回步骤(5)继续执行；否则，B星继续接收A星发射的有效数据，返回步骤(5)继续执行。