專利名稱：一種利用面積加權(quán)精確計(jì)算導(dǎo)航天線相位中心的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航天線技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種精確計(jì)算衛(wèi)星導(dǎo)航天線相位中心的方法。
背景技術(shù)：
天線是把電磁波從導(dǎo)行波轉(zhuǎn)換成自由空間波的部件。電磁波向某個(gè)方向開始自由傳播的點(diǎn)，是真正意義上的天線口面，即“相位原點(diǎn)”。存在一定的頻帶寬度的天線，相位原點(diǎn)將隨頻率變化，連成一條線段。衛(wèi)星導(dǎo)航天線通常是半面全向天線，不同的方向?qū)?yīng)不同的相位原點(diǎn)，這些點(diǎn)會(huì)組成一個(gè)曲面。運(yùn)用統(tǒng)計(jì)理論知識(shí)，可以計(jì)算得到曲面的中心，這是衛(wèi)星導(dǎo)航天線的“相位中心”;進(jìn)而可以得到用均方差表示的各個(gè)方向的相位原點(diǎn)與相位中心的偏差。衛(wèi)星導(dǎo)航天線在地面接收衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號(hào)。用導(dǎo)航接收機(jī)做測(cè)量時(shí)，多個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)從不同方位進(jìn)入接收機(jī)的天線，到達(dá)各自的相位原點(diǎn)，而接收機(jī)認(rèn)為這些信號(hào)是到達(dá)同一個(gè)點(diǎn)，也就是相位中心。這之間的偏差會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差。通常，導(dǎo)航接收機(jī)可以用來判定衛(wèi)星的仰角，因此選定了接收天線的工作波瓣寬度。在不同的波瓣寬度條件下，天線的相位中心是不同的，相應(yīng)的偏差值也不同。工作波瓣寬度越寬，偏差越大，因此在用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)做測(cè)量時(shí)，需要精確標(biāo)識(shí)接收天線的相位中心，還需要保證相位中心的偏差在足夠小的范圍之內(nèi)。這種天線就是零相差衛(wèi)星導(dǎo)航天線。

推算天線相位中心的機(jī)理在于對(duì)任意天線，其遠(yuǎn)區(qū)輻射場(chǎng)的某個(gè)分量在球坐標(biāo)系可寫為
權(quán)利要求
1.ー種利用面積加權(quán)精確計(jì)算導(dǎo)航天線相位中心的方法，其特征在于包括如下過程: (1)讀取遠(yuǎn)場(chǎng)電場(chǎng)相位方向圖數(shù)據(jù)； (2)修正圓極化相位從遠(yuǎn)場(chǎng)電場(chǎng)相位方向圖數(shù)據(jù)中去除由方位角平面引起的相移，使相位值只與距離有關(guān)； (3)修正相位起始值把數(shù)據(jù)表中的數(shù)變換成以O(shè)為中心的分布形式； (4)計(jì)算當(dāng)前點(diǎn)相位偏差在當(dāng)前工作角度范圍內(nèi)，尋找相位偏差最小點(diǎn)，作為當(dāng)前相位中心； (5)采用面積加權(quán)方法來計(jì)算四周的相位偏差以步驟(4)得到的當(dāng)前相位中心點(diǎn)為起點(diǎn)，以步驟(4)確定的當(dāng)前相位中心點(diǎn)的坐標(biāo)絕對(duì)值為搜索范圍，采用面積加權(quán)方法來計(jì)算四周的相位偏差，不斷移動(dòng)當(dāng)前點(diǎn)，循環(huán)遍歷，并且判斷偏差是否最小，最后，相位偏差最小點(diǎn)即為天線的相位中心。
2.如權(quán)利要求1所述的ー種利用面積加權(quán)精確計(jì)算導(dǎo)航天線相位中心的方法，其特征在于步驟(4)中的計(jì)算當(dāng)前點(diǎn)相位偏差，是先確定以天線的幾何中心為起點(diǎn)，向上10毫米的相位中心的預(yù)期范圍；然后任意選取ー個(gè)切面相位方向圖，利用該切面的相位方向圖數(shù)據(jù)，在選定的預(yù)期范圍內(nèi)采用最小二乗法尋找當(dāng)前相位中心點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航天線技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用面積加權(quán)精確計(jì)算導(dǎo)航天線相位中心的方法。包括如下過程(1)讀取天線仿真軟件輸出的遠(yuǎn)場(chǎng)電場(chǎng)相位方向圖數(shù)據(jù)；(2)修正圓極化相位從數(shù)據(jù)中去除由方位角平面引起的相移，使相位值只與距離有關(guān)；(3)修正相位起始值把數(shù)據(jù)表中的數(shù)變換成以0為中心的分布形式；(4)計(jì)算當(dāng)前點(diǎn)相位偏差在當(dāng)前工作角度范圍內(nèi)，尋找相位偏差最小點(diǎn)，作為當(dāng)前相位中心；(5)采用面積加權(quán)方法來計(jì)算四周的相位偏差，不斷移動(dòng)當(dāng)前點(diǎn)，尋找相位偏差最小點(diǎn)，即為相位中心。通過采用面積加權(quán)法表示衛(wèi)星仰角概率分布，準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便地反映出衛(wèi)星仰角的概率分布規(guī)律，更適合零相差衛(wèi)星導(dǎo)航天線的設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)G01R29/10GK103048553SQ201110309440
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者楊忠, 翟永剛, 蔡科 申請(qǐng)人:北京和協(xié)航電科技有限公司