西部电子l990年弟3期(总弟3期)论极轴天线座单轴转动天线选同步卫星中的精度问题韩树刚e摘要]本文从掘轴型天线座单轴转动天线选择同步卫星的碌理出爱，提出7提高天线连星精度的方法．推导出了两种方法下的天线选星指向精度的计算舟式，井阿有优化计算结果随着卫星通信技术和卫星电视广播技术的日益完善，地面卫星接收设备也得到了迅速发展，并日趋普及价格低廉性能优良、能受控自动选择卫星的地面接收天酆越来越受到人们的青睐。鉴于极轴型天线座具有可采用驱动一十轴来转动天线的方法，能实现天线在一定区域内，选择任一同步卫星的特性，从而使人工选星和受控自动选星的过程变得简便易行，因此，近期国内外部在积极研制单轴驱动的卫星接收天线。但是，用此方法来选择卫星，这对要求选星范围不大，天线波束较宽的天线，选星精度是能满足的。而对要求选星范围太，波束较窄的天线，其对星的指向精度就不够了，会造成天线在某一区域内收不到足够强度的卫星信号。本文主要讨论如何提高天线对星的指向精度问题。一极轴型天线座单轴转动选星误差所谓极轴变天线座，是指天线在工作时．天线座的某一转轴的轴心线与地球的转轴(极轴)平行。本文所指的驱动单轴转动天线来选收不同同步卫星信号，就是指的这种转轴。图l为在地球北(南)纬度上的一部地面接收天线选收同步卫星信号的几何关系图。图中MA为天线座转轴的轴心线，它垂直于同步卫星的轨道面且半行于地轴}MD为天线电轴指向天线上方同步卫星轨遭D点的连线0为天绂转轴与电轴的夹角，P为相对天线所在地经度为B角上的一颗同步卫星，该点与天线的连线PM；L为同步卫星轨道；L为天线绕转轴MA转动时，直线MD与卫星轨道面相交的迹线Jc为天鳗指向卫星P时．电轴与轨道面的交点，即PA连线与L绒的交点}设地球半径为r，地心到同步卫星轨道的矢径为R在△AP0[}l丽=v／R～~+i蕊oS丽矗四面体MAPO中，由球iflj直角三角函数俏3S维普资讯http://www.cqvip.com图l天线选星的几何关系．．．．cosyCOscp·COS·B就有。=~／R=+r=-2rR．cosy一又因两=面，则=一—CA—瓦T再I一雨I一面一R+r~cos@在ADMA中有0：arctg—-r—'COS~．r‘s1nf在△MPc中，由正弦定理得。sin：。从上式直接得到：。02亟正一R+。A0o=arcsin(cosO_2_rf=_r至受耍矿一了(1)(3)R_-lr19(4)吞譬，．轴转动选星的天线对星的指向涅差计算公式。由计算得知，当cP：45。、B=8O。时，AOo=O．66。。。。。。’’维普资讯http://www.cqvip.com二提高天线选星的方法大家知道，同步卫星的运行轨道L基本上是一个确定的圆，而极轴型天线座单轴转动时，天线电轴与同步卫星轨道面相交的迹线L也为一圆形，由于这两个圆既不同心也不一样犬，因此天线在选星时必然存在着天线对卫星的指向误差。要提高天线的选星指向精度，可以设想如下三种方法；a、在天线座上设置一种机构，使天线在选星时，天线的电轴始终沿着卫星轨迹遭运动，b、加大天线的仰角，使天线的电轴在卫星轨道面上的迹线与卫星轨道有两个交点，如图l中L，c、改变天线转轴的角度·让天线的转轴并不平行于地轴在这种状态下，电轴与卫星轨道面相交的迹线Ls为一非圆形血线，让这个非圆形的迹线L。在一定区域内与卫星轨道接近。第一种方法无疑会增加天线座的复杂程度，是不可取的，下面只讨论后两种方法。1．天线的选星范围任何地面接收天线只能收到有限范围由的卫星信号，而天线选星精度是以选星范围为条件的。天线选星范围在赤道上最大，随着纬度的增高而缩小。在△PMO中，当／PMO=90酎，天线的电轴与其所在地的地面平行，以此为天线的最低仰角，可推出任意纬度上天线选星范围的公式。由正弦定理有R—PMZ丽一将PMO=90。和(1)式代入上武后推得；c。s8(5)为了避免天线噪声的增加和信号的衷减影响，天线最低仰角一般取o。^一5。。2．天线转}一的选星误差。设天线转轴的轴心线在图1中的DMO平面内偏转△e角。E为转轴偏转后天线在选择P点卫星时，电轴与卫星轨道面的交点，即PB连线与L，的交点。并设在该状态下天线选星的指向误差为AO．。为了推出△0。的计算式，再将偏}后的几何关系表示在图2中图中所示的平面l为同步卫星轨道面．“。为过B点且垂直于轴线MB的平面当...
