901H天線構(gòu)成與角度標(biāo)校

李娜，魏帥

（1.佳木斯氣象衛(wèi)星地面站，黑龍江佳木斯 154007；2.黑龍江省防雷中心，黑龍江哈爾濱 150030）

901H天線構(gòu)成與角度標(biāo)校

李娜1，魏帥2

（1.佳木斯氣象衛(wèi)星地面站，黑龍江佳木斯 154007；2.黑龍江省防雷中心，黑龍江哈爾濱 150030）

1 引言

風(fēng)云三號(hào)是實(shí)現(xiàn)全球、全天候、三維、定量、多光譜遙感的我國(guó)第二代極軌氣象衛(wèi)星系列，在全球氣候變化背景下，臺(tái)風(fēng)、暴雨、洪澇、雨雪、冰凍、高溫、干旱、雷電等極端天氣事件頻繁發(fā)生，防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)對(duì)氣候變化需要風(fēng)云三號(hào)氣象衛(wèi)星具有更強(qiáng)的綜合觀測(cè)能力。901H天線是佳木斯衛(wèi)星地面站的首要天線，為更好的實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星過(guò)境時(shí)的接收工作，每一步驟的準(zhǔn)備工作都要非常認(rèn)真。下面就天線構(gòu)成和角度標(biāo)校進(jìn)行介紹。

2 天線構(gòu)成

901 H天線采用標(biāo)準(zhǔn)的卡塞格倫天線，由主反射面和副反射面組成。主反射面為標(biāo)準(zhǔn)拋物面，副反射面為標(biāo)準(zhǔn)雙曲面。

主反射面口徑：Dm=12 000m

副反射面口徑：Ds=1 480m

機(jī)械結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)主要由天線反射體和天線座兩大部分組成。天線反射體由主反射體和副反射體組成；而天線座自上而下由俯仰軸系組合、方位軸系組合、第三軸系組合，以及驅(qū)動(dòng)減速裝置、匯流裝置及安全保護(hù)裝置等部分組成（見(jiàn)圖1）。

3 角度標(biāo)校

角度標(biāo)校是提高測(cè)角精度、指向精度，保證準(zhǔn)確捕獲目標(biāo)的有效手段，角度標(biāo)校包括標(biāo)定和校準(zhǔn)兩部分工作，通過(guò)標(biāo)定給出系統(tǒng)誤差系數(shù)，校準(zhǔn)是采取措施消除或減小誤差。對(duì)于L/X雙頻段固定站可以采用常規(guī)標(biāo)定、對(duì)同步星或跟蹤過(guò)境衛(wèi)星目標(biāo)標(biāo)定等幾種方法，在實(shí)際使用中可根據(jù)具體條件選擇合適的標(biāo)校方法。

3.1 利用具有大地測(cè)量成果的標(biāo)校塔進(jìn)行標(biāo)定

圖1 機(jī)械結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)組成示意圖

利用標(biāo)校塔上已知的信標(biāo)喇叭相對(duì)天線座的大地測(cè)量成果，直接對(duì)信標(biāo)喇叭進(jìn)行自跟蹤，將跟蹤測(cè)量角度與已知的大地測(cè)量成果比對(duì)，對(duì)編碼器角度進(jìn)行修正。采用這種方法直接標(biāo)定到電軸，不需要再做進(jìn)一步的修正。

3.1.1 測(cè)角誤差模型

對(duì)于方位-俯仰型天線座，誤差修正模型如下：

公式中誤差項(xiàng)的符號(hào)是以真值為參考定義的。當(dāng)由于某項(xiàng)誤差的存在使測(cè)量值變小時(shí)，該項(xiàng)誤差本身取“正”號(hào)，反之取“負(fù)”號(hào)。

3.1.2 零值誤差A(yù)0、E0標(biāo)定

軸角編碼器修正校準(zhǔn)，以測(cè)角儀或光學(xué)經(jīng)緯儀為基準(zhǔn)，對(duì)軸角編碼器進(jìn)行修正和校準(zhǔn)，可以將軸角編碼器的制造、安裝誤差修正到允許的范圍內(nèi)。

進(jìn)行基準(zhǔn)大地測(cè)量，對(duì)天線機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)中心至標(biāo)校塔上發(fā)射喇叭天線口面中心的連線進(jìn)行大地測(cè)量，令測(cè)得的方位角和俯仰角分別為ATd，ETd，然后跟蹤標(biāo)校塔上信標(biāo)記錄數(shù)據(jù)與大地測(cè)量成果進(jìn)行比較，可對(duì)編碼器零值進(jìn)行修正，這種測(cè)量必須十分準(zhǔn)確，它將作為設(shè)備全部角度標(biāo)定的基準(zhǔn)。

3.1.3 誤差靈敏度μA、μE

（1）將系統(tǒng)自跟蹤通道調(diào)整正常。

（2）找出自跟蹤零點(diǎn)位置，并記下軸角編碼器讀數(shù)。

（3）使系統(tǒng)置開(kāi)環(huán)接收狀態(tài)。

（4）手動(dòng)偏開(kāi)天線，并記錄軸角編碼器讀數(shù)和誤差電壓。

3.2 利用同步星進(jìn)行標(biāo)定

對(duì)同步星標(biāo)定是利用L頻段的同步衛(wèi)星位置數(shù)據(jù)，利用電軸直接對(duì)方位、俯仰編碼器角度值進(jìn)行標(biāo)定。

首先，準(zhǔn)確測(cè)量站址的經(jīng)緯度及高程數(shù)據(jù)，并利用已知的同步衛(wèi)星位置參數(shù)，計(jì)算出天線對(duì)準(zhǔn)同步星時(shí)的理論指向角度數(shù)據(jù)。將頻譜儀接饋源輸出的L頻段信號(hào)，調(diào)整好極化、頻率等參數(shù)，轉(zhuǎn)動(dòng)天線使頻譜儀接收到的信號(hào)最大，在ACU上將方位、俯仰、第三軸編碼器值調(diào)整到理論計(jì)算的結(jié)果上，即完成了角度標(biāo)定。

這種方法主要受站址測(cè)量精度、星位精度、頻譜儀和信號(hào)電平最大點(diǎn)測(cè)量誤差、大氣對(duì)電波折射誤差的影響，因此需要反復(fù)測(cè)量才可以準(zhǔn)確校準(zhǔn)角度零值，一般只對(duì)方位進(jìn)行校準(zhǔn)。這種方法可直接對(duì)電軸進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定誤差較小，方法簡(jiǎn)單易行，完全滿足使用要求。

3.3 跟蹤過(guò)境星進(jìn)行角度修正

系統(tǒng)恢復(fù)正常并完成初步標(biāo)定后，可以進(jìn)行跟星試驗(yàn)。跟蹤正常后，監(jiān)控計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)記錄自跟蹤狀態(tài)的角度數(shù)據(jù)，并與軌道預(yù)報(bào)理論數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，多次跟蹤后，也可測(cè)量出角度數(shù)據(jù)的系統(tǒng)誤差，修正后可以提高以后任務(wù)的指向精度和測(cè)角精度。

在有條件時(shí)可以采用常規(guī)標(biāo)定和對(duì)北極星進(jìn)行進(jìn)一步的準(zhǔn)確標(biāo)定。

4 小結(jié)

天線安裝后角度標(biāo)校是風(fēng)云三號(hào)氣象衛(wèi)星接收天線可靠獲取數(shù)據(jù)的保證。衛(wèi)星數(shù)據(jù)的實(shí)際接收效果表明：天線已滿足技術(shù)要求。可以預(yù)見(jiàn)，該標(biāo)校方法將廣泛的運(yùn)用于我國(guó)各個(gè)衛(wèi)星地面站901H天線的建設(shè)和日常運(yùn)行中。

1002－252X（2011）03－0029－02

2011－6－6

李娜（1967-），女，黑龍江省佳木斯市人，黑龍江省廣播電視大學(xué)，大專生，助理工程師.