901H天线构成与角度标校

李娜，魏帅

（1.佳木斯气象卫星地面站，黑龙江佳木斯 154007；2.黑龙江省防雷中心，黑龙江哈尔滨 150030）

901H天线构成与角度标校

李娜1，魏帅2

（1.佳木斯气象卫星地面站，黑龙江佳木斯 154007；2.黑龙江省防雷中心，黑龙江哈尔滨 150030）

1 引言

风云三号是实现全球、全天候、三维、定量、多光谱遥感的我国第二代极轨气象卫星系列，在全球气候变化背景下，台风、暴雨、洪涝、雨雪、冰冻、高温、干旱、雷电等极端天气事件频繁发生，防灾减灾、应对气候变化需要风云三号气象卫星具有更强的综合观测能力。901H天线是佳木斯卫星地面站的首要天线，为更好的实现卫星过境时的接收工作，每一步骤的准备工作都要非常认真。下面就天线构成和角度标校进行介绍。

2 天线构成

901 H天线采用标准的卡塞格伦天线，由主反射面和副反射面组成。主反射面为标准抛物面，副反射面为标准双曲面。

主反射面口径：Dm=12 000m

副反射面口径：Ds=1 480m

机械结构子系统主要由天线反射体和天线座两大部分组成。天线反射体由主反射体和副反射体组成；而天线座自上而下由俯仰轴系组合、方位轴系组合、第三轴系组合，以及驱动减速装置、汇流装置及安全保护装置等部分组成（见图1）。

3 角度标校

角度标校是提高测角精度、指向精度，保证准确捕获目标的有效手段，角度标校包括标定和校准两部分工作，通过标定给出系统误差系数，校准是采取措施消除或减小误差。对于L/X双频段固定站可以采用常规标定、对同步星或跟踪过境卫星目标标定等几种方法，在实际使用中可根据具体条件选择合适的标校方法。

3.1 利用具有大地测量成果的标校塔进行标定

图1 机械结构子系统组成示意图

利用标校塔上已知的信标喇叭相对天线座的大地测量成果，直接对信标喇叭进行自跟踪，将跟踪测量角度与已知的大地测量成果比对，对编码器角度进行修正。采用这种方法直接标定到电轴，不需要再做进一步的修正。

3.1.1 测角误差模型

对于方位-俯仰型天线座，误差修正模型如下：

公式中误差项的符号是以真值为参考定义的。当由于某项误差的存在使测量值变小时，该项误差本身取“正”号，反之取“负”号。

3.1.2 零值误差A0、E0标定

轴角编码器修正校准，以测角仪或光学经纬仪为基准，对轴角编码器进行修正和校准，可以将轴角编码器的制造、安装误差修正到允许的范围内。

进行基准大地测量，对天线机械转动中心至标校塔上发射喇叭天线口面中心的连线进行大地测量，令测得的方位角和俯仰角分别为ATd，ETd，然后跟踪标校塔上信标记录数据与大地测量成果进行比较，可对编码器零值进行修正，这种测量必须十分准确，它将作为设备全部角度标定的基准。

3.1.3 误差灵敏度μA、μE

（1）将系统自跟踪通道调整正常。

（2）找出自跟踪零点位置，并记下轴角编码器读数。

（3）使系统置开环接收状态。

（4）手动偏开天线，并记录轴角编码器读数和误差电压。

3.2 利用同步星进行标定

对同步星标定是利用L频段的同步卫星位置数据，利用电轴直接对方位、俯仰编码器角度值进行标定。

首先，准确测量站址的经纬度及高程数据，并利用已知的同步卫星位置参数，计算出天线对准同步星时的理论指向角度数据。将频谱仪接馈源输出的L频段信号，调整好极化、频率等参数，转动天线使频谱仪接收到的信号最大，在ACU上将方位、俯仰、第三轴编码器值调整到理论计算的结果上，即完成了角度标定。

这种方法主要受站址测量精度、星位精度、频谱仪和信号电平最大点测量误差、大气对电波折射误差的影响，因此需要反复测量才可以准确校准角度零值，一般只对方位进行校准。这种方法可直接对电轴进行标定，标定误差较小，方法简单易行，完全满足使用要求。

3.3 跟踪过境星进行角度修正

系统恢复正常并完成初步标定后，可以进行跟星试验。跟踪正常后，监控计算机实时记录自跟踪状态的角度数据，并与轨道预报理论数据进行比对，多次跟踪后，也可测量出角度数据的系统误差，修正后可以提高以后任务的指向精度和测角精度。

在有条件时可以采用常规标定和对北极星进行进一步的准确标定。

4 小结

天线安装后角度标校是风云三号气象卫星接收天线可靠获取数据的保证。卫星数据的实际接收效果表明：天线已满足技术要求。可以预见，该标校方法将广泛的运用于我国各个卫星地面站901H天线的建设和日常运行中。

1002－252X（2011）03－0029－02

2011－6－6

李娜（1967-），女，黑龙江省佳木斯市人，黑龙江省广播电视大学，大专生，助理工程师.