一种新型低轨卫星跟踪测角控制系统设计

摘要

低轨卫星是非同步卫星的一种，与同步卫星相比具有诸多优点，其与地面公共网的有机结合，补充扩展了陆地移动通信系统，是真正实现个人移动通信全球化的一种有力手段。与静止轨道卫星通信系统相比，其优点主要体现在全球覆盖范围广、传输时延低、功耗低、抗毁性强等方面，这些都使得低轨卫星通信技术将在未来的个人移动通信领域内发挥更大的作用。目前很多著名的系统使用的都是中低轨卫星，如美国的GPS系统、卫星电话、探测卫星等等。
　　虽然低轨卫星通信技术已日趋成熟，但为了进一步促进低轨卫星通信技术更全面的工程应用，一些实际的工程问题依然值得研究。本文就是针对基于单脉冲跟踪的低轨卫星跟踪测角控制系统的研究与设计，本系统可用于对航空器、低轨卫星(LEO)或同步轨道卫星(GEO)的信号跟踪，及接收目标发送的高码速率信号和对目标发射高码速率信号。
　　本文首先以介绍低轨卫星跟踪系统的研究应用及其特点为背景，着重介绍了天伺馈（天线、伺服、馈电网络）系统的功能及其设计，天伺馈处于系统最前端，主要完成天线的自动跟踪以及信号的接收和发射，是本文研究与设计的重点。在重点阐述了单脉冲跟踪及其接收机原理的基础上，完成了对天线面的选型与设计，给出了设计参数、仿真；完成了馈电系统的设计，预算了天线的增益，对天线的性能进行了分析；并对天线底座的结构及伺服系统的硬件电路进行了分析与设计，如处理器模块电路、倾斜仪、双GPS定向、编码器、驱动单元、控保系统等；提出了伺服系统软件设计的编程思想，并给出了一些重要模块的编码流程。最后，对天线系统进行了测试验证。

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第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 低轨道介绍

1.3 国内外低轨卫星通信系统的发展状况

1.4 课题的研究目的和应用前景

1.5 本文内容安排

第二章 系统总体设计

2.1 卫星通信跟踪体制简介

2.2 单脉冲跟踪原理分析

2.3 系统总体结构

2.4 系统性能需求

2.5 本章小结

第三章 天线分系统设计

3.1 天线介绍

3.2 天线类型选择与设计

3.3 馈源系统设计与仿真

3.4 增益预算

3.5 天线结构系统设计

3.6 本章小结

第四章 伺服控制系统硬件设计

4.1 伺服控制系统性能指标

4.2 伺服控制系统构成及工作原理

4.3 天线控制单元设计

4.4 天线驱动单元设计

4.5 控保系统设计

4.6 本章小结

第五章 伺服控制系统软件设计

5.1 基本概念介绍

5.2 软件设计

5.3 本章小结

第六章 天线分系统验证测试

6.1 信标塔测试法

6.2 实际测试环境

6.3 测试结果及性能分析

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

参考文献

附录1 程序清单

附录2 攻读硕士学位期间撰写的论文

致谢