衛星跟蹤通信技術論文
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跟蹤系統由基本形式均由天線、饋源、接收設備（或計算機）、伺服控制單元等組成。按照天線跟蹤目標的方式分類有：①手動跟蹤②程序跟蹤③自動跟蹤
1、手動跟蹤
手動跟蹤是指根據經驗或預知的目標位置數據（如衛星軌道位置）隨時間變化的規律，用人工按時調整天線的指向，或者是根據收到信號的大小用人工方式操縱跟蹤系統，使其接收最強的信號(用頻譜儀或接收機監視)。手動跟蹤可以每隔一段時間進行一次。手動跟蹤系統由天線、頻譜儀（或接收機）、伺服控制器等組成。手動跟蹤設備最為簡單，可應用于地面站小口徑天線對同步衛星的跟蹤等指向精度和實時性要求較低的場合。
2、程序跟蹤
將衛星的星歷數據和天線平臺地理坐標和姿態數據一并輸入計算機，計算機對這些數據進行處理、運算、比較，得出衛星軌道和天線實際角度在標準時間內的角度差值，然后將此值送入伺服控制器，驅動天線，消除誤差角。不斷地比較、驅動，使天線一直指向衛星。程序跟蹤可以應用在地面或車載小口徑天線對衛星的跟蹤。由于地球的密度不均勻和其他干擾的影響，星歷數據會隨著時間有小的變化，一般很難計算出長時間的精確軌道數據。從而進行長時間的跟蹤會有積累的誤差。
3、自動跟蹤
自動跟蹤是指根據地球站天線接收到衛星所發的信標信號，通過變頻、放大輸入跟蹤接收機，檢測出俯仰和方位誤差信號，根據誤差信號大小和方向由伺服控制器驅動天線轉臺系統，使天線自動地對準衛星。這種跟蹤方式沒有誤差積累，可以長時間連續跟蹤。由于衛星位置受影響的因素太多，無法長期預測衛星軌道，故目前大、中型地球站主要采用自動跟蹤為主，手動跟蹤和程序跟蹤為輔的方式。按照自動跟蹤原理和設備組成，自動跟蹤可以具體分為三種體制：步進跟蹤、圓錐掃描跟蹤和單脈沖跟蹤。
3、1步進跟蹤
步進跟蹤是指天線指向以一定的步進向接收電平增大的方向進行不斷調整。步進跟蹤是開環方式，跟蹤精度較低，跟蹤速度較慢。步進跟蹤適用于要求跟蹤速度較低的系統中，如漂移速度較慢的同步衛星的跟蹤。其優點在于實現較為簡單。
3、2圓錐掃描跟蹤
圓錐掃描跟蹤是把饋源繞天線對稱軸作圓周運動，或把副面傾斜旋轉。這樣天線波束呈圓錐狀旋轉，當天線軸對準衛星時，地球站接收到的信標電平是一恒定值；當天線軸偏離衛星時，接收電平將有一個低頻幅度調制。根據調制信號的幅度和相位檢測出天線波束的指向誤差。這種工作方式的優點也是設備較簡單，缺點是饋源永遠偏離拋物面的焦點，使天線增益下降。同時需要饋源持續的圓周機械運動，可靠性較差。跟蹤時要得到一系列回波脈沖后，才能得到角誤差信號，實時性稍差。
3、3單脈沖跟蹤
單脈沖跟蹤方式由天線饋源輸出和信號與差信號，和、差射頻信號經射頻前端變換處理后送至跟蹤接收機，并由跟蹤接收機輸出兩路與天線電軸偏離衛星角度成正比的方位誤差信號與俯仰誤差信號到伺服控制單元，控制天線運動，完成對衛星的實時跟蹤。單脈沖跟蹤能從每個接收脈沖中得到完整的角誤差信息，這種跟蹤方式是一個閉環系統，具有實時性好，跟蹤精度高的優點。根據通道數量的不同有單通道、雙通道、三通道等三種不同的實現方式。三通道方式中天線接收到的信號，經過和、差網絡處理后，產生和信號、方位差信號與俯仰差信號。通過三個通道傳送到跟蹤接收機進行跟蹤處理。雙通道方式是方位差信號與俯仰差信號正交相加后合成一個差信道，或者是采用高次模方式產生差信號，與和信道一起構成雙信道。單通道方式是在雙通道的基礎上對差信號進行調制，調制后的差信號與和信號合路形成一個通道。
二、各種方式的比較與應用
在實際應用中，它構成由航天控制中心、測控站和專用通信網為主要內容的．對在軌航天器進行跟蹤、測量、控制的綜合專用技術網絡，包括跟蹤、遙測、遙控、實時計算、數據處理、監控顯示和通信系統等。其功能是：對航天器進行跟蹤測量，獲取其運動參數和內部的各種物理、工程、宇航員生理以及偵察參數，監視其飛行和內部工作狀態，為指揮、控制提供信息；對導彈和運載火箭實施控制，確保試驗安全：對衛星實施控制，支持其正常運行；通過對實測數據的處理、分析，為評價航天器的技術性能和改進設計提供依據。
1、衛星地球站同步衛星的跟蹤
在理想的條件下同步衛星的相當于地面的位置是固定的。但由于攝動的原因，衛星軌道存在漂移。為了能實時跟蹤衛星的漂移，衛星地球站必須要使用跟蹤系統。根據安裝位置不同，地球站分為固定站、車載站、船載站和機載站，可以使用單脈沖（或圓錐掃描）跟蹤和程序跟蹤或同時使用。
2、低軌衛星及移動目標的跟蹤
對于低軌衛星，由于衛星相對于地面處于不斷運動中，對跟蹤實時性要求較高，通常使用單脈沖跟蹤和程序跟蹤或同時使用。對于移動目標如飛機、飛艇、氣球、GPS等載體的通信，一般可以使用單脈沖跟蹤方式。衛星的跟蹤系統主要任務就是保證衛星的能信系統的天線指向設備能夠穩定且可靠的對準通信目標，使通信系統能夠保持正常的工作態。現在隨著我們的衛星通信事業的發展與科學技術迅速的提升，在我國的各省、市都相繼建立了衛星通信地球站，與此同時衛星通信接收站也得到了極速發展。而在各種系統中，為了使天線對準衛星以達到最大信號接收，跟蹤系統也得到了廣泛的應用。在我國跟蹤與數據中繼衛星發射以后，各衛星系統獲取的信息可實時匯集到同一中心并使衛星工作效率、工作范圍及信息的時效性太大提高。
