摘 要：通过对变频切换单元及单通道步进接收机的控制，该天伺跟伺服控制系统集信道切换、信标切换和天线驱动控制为一体，能自动实现Ku频段单星、C频段单星和C频段双星跟踪功能，操作灵活，使用方便。本文重点阐述C频段双星跟踪的理论依据及具体实现。
关键词：ACU；ADU；单通道步进接收机；变频切换单元；Ku频段；C频段；双星跟踪
所谓双星跟踪准确地讲是指跟踪同一星位的两颗卫星，两星间距为50Km或300Km。实现双星跟踪的天伺馈跟系统中通常采用进口双通道接收机及变频切换器方案，但在实际工程设计时往往受工期、经费等限制，希望能够在较短时间内、以相对较低的成本投入实现较高精度要求的双星跟踪性能。由于双星跟踪时双星的距离较近，其相对地面接收点的夹角小于C波段的波束宽度，这样就为采用一个单通道步进接收机跟踪双星提供了先决条件。
1双星跟踪原理
我们知道在波束宽度范围内，天线接收电平按高斯分布：
即： E＝Em·e－(2.77/2)×(Δθ/θ0.5)2
其中： E为信标接收电平
Em为信标峰值电平
Δθ为偏离波束中心的夹角
θ0.5 为半功率角（即波束宽度）
用分贝表示即：20logE= 20logEm-12(Δθ/θ0.5)2
令： f1（Δθ1）＝20logE2
f1（Δθ1）＝20logEm1-12(Δθ1/θ0.51)2<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />
f2（Δθ2）＝20logEm2-12(Δθ2/θ0.52)2
接收机输出电压 （卫星1信标）V1≈K1•f1（Δθ1）＋C1
（卫星2信标） V2≈K2•f2（Δθ2）＋C2
令 V＝V1＋V2
则： V＝K1•f1（Δθ1）＋C1＋K2•f2（Δθ2）＋C2
对于同一接收机可以做到K1＝K2＝K
因为： θ0.51≈θ0.52＝θ0.5
则： V(Δθ)＝K•{20logEm1+20logEm2}-12•K•{ (Δθ1/θ0.5)2+ [(θ-Δθ1)/θ0.5]2}＋C1＋C2
则： V'(Δθ)=-24• K• (2Δθ1-θ)/ (θ0.5)2
V''(Δθ)=-48• K/(θ0.5) 2
可见：当Δθ＝θ/2时f（Δθ）有最大值f（0）＝K•{20logEm1+20logEm2}＋C1＋C2
由上述推导可知：我们只需将两个信标的解调电压相加，并采用基于单星跟踪的方法即可完成双星的跟踪。
2 系统构成
采用一个单通道步进接收机实现双星跟踪的天伺跟系统构成如图1所示。
3 功能软件设计
3.1信道类参数
由于采用一个单通道步进接收机进行双星跟踪，需要存贮所要进行跟踪的双星信标和频段参数，同时在跟踪过程中自动、频繁地切换单通道接收机和切换及变频单元的工作状态，所以系统控制软件专门设计了双信道类参数以满足双星跟踪的要求。双信道类参量包含有信道A及信道B的开关标志、对应信标、对应频段、调制方式、对应本振信息等。当信道A和信道B同时开启时为双星跟踪方式，否则为单星跟踪方式。
系统根据信道类参数自行控制单通道接收机和切换及变频单元工作状态，并自动调节Ku频段单星、C频段单星或C频段双星跟踪时天线方位、俯仰的跟踪步距。
此外系统设计了一个小型工作参数库，可存储全球多个信道类参量信息，便于用户直接调入使用。
双星跟踪与单星跟踪不同，在C频段双星跟踪时，系统要采值双信道的AGC解调电压作为判断跟踪方向依据，由于有两个信标需要单通道接收机解调，所以在采值时需要通过通讯口控制单通道接收机、通过端子切换变频单元的工作状态。
对于使用一个单通道步进接收机进行C波段双星跟踪的伺服系统，由于两星信标信号是经解调后相加的，相当于波束宽度变小为原来的0.7左右，故跟踪步距也应相应减小为C波段的跟踪步距的0.7或更小。而每步间解调电压差阈值仍可选取为：0.059×接收机解调斜率。对于四步跟踪法的伺服系统，此值还应乘2。
4 总结
该天伺跟系统已经用户验收测试合格，在实际工程中得以应用，深受好评。由于所有设备均为自行研制，性价比高，在实现双星跟踪设备国产化道路上迈出坚实的一步。
参考文献：
[1]魏文元，宫德明，陈必森，天线原理 [M].北京：国防工业出版社，1985
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