本發(fā)明涉及一種大規(guī)模多波束的快速布站方法，屬于衛(wèi)星有效載荷技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

多波束天線(xiàn)是靜止軌道移動(dòng)通信衛(wèi)星的核心技術(shù)。為了提高頻譜利用效率，采用了頻率復(fù)用技術(shù)，100多個(gè)波束共使用7個(gè)頻段，每個(gè)波束使用其中一段頻率(譬如4mhz)。

考核多波束天線(xiàn)的主要性能包括服務(wù)區(qū)邊緣增益g、滿(mǎn)足增益要求的服務(wù)區(qū)覆蓋率、同頻波束的載干比c/i，其中c/i由同頻波束之間的位置關(guān)系和同頻波束的副瓣決定，因此波束的副瓣電平滾降值是反映c/i的關(guān)鍵指標(biāo)，一般要求c/i大于15db則副瓣相對(duì)服務(wù)區(qū)邊緣增益g滾降不小于23db[sudhakar

k.rao,desibnandanalysisofmultiplebeamreflectorantennas,ieeeantennasandpropagationmagazine,vpl.41,no.4,august1999]

目前，多波束天線(xiàn)波束設(shè)計(jì)多采用商業(yè)軟件pos，而pos優(yōu)化所需的站值通過(guò)與之配套的軟件cobra生成。cobra在生成站值時(shí)，通過(guò)鼠標(biāo)在地圖上選擇服務(wù)區(qū)和抑制區(qū)，適合波束數(shù)量較少的波束形狀賦形時(shí)應(yīng)用，當(dāng)波束數(shù)量達(dá)到幾十甚至幾百個(gè)時(shí)，通過(guò)這種方式生成各個(gè)波束的服務(wù)區(qū)和抑制區(qū)將是非常大的工作量，而且生成的站值沒(méi)有規(guī)律，不論是用pos優(yōu)化還是編程實(shí)現(xiàn)都非常耗時(shí)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)解決的問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種大規(guī)模多波束的快速布站方法，以保證波束設(shè)計(jì)結(jié)果的服務(wù)區(qū)和副瓣增益滿(mǎn)足要求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)效率。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種大規(guī)模多波束的快速布站方法，步驟如下：

(1)將移動(dòng)通信衛(wèi)星服務(wù)區(qū)域范圍內(nèi)的所有波束進(jìn)行編號(hào)，依次為1、2…n…n；n、n為正整數(shù)；

(2)根據(jù)預(yù)定的頻率規(guī)劃，對(duì)可用的頻率進(jìn)行編號(hào)，依次為1、2…l；l為正整數(shù)且l不大于n；

(3)根據(jù)預(yù)定的頻率規(guī)劃，生成規(guī)定波束與步驟(2)中可用頻率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系表freq_f，freq_f包含n個(gè)自然數(shù)，n個(gè)自然數(shù)的取值范圍為[1,l]，其中第n個(gè)數(shù)表示第n個(gè)波束的頻率編號(hào)；

(4)根據(jù)已知的第n個(gè)波束的中心點(diǎn)坐標(biāo)和第n個(gè)波束的服務(wù)區(qū)半徑rn，布第n個(gè)波束服務(wù)區(qū)的站值，形成站值數(shù)據(jù)向量pn：

其中θn,i,表示第n個(gè)波束的服務(wù)區(qū)中的第i個(gè)站點(diǎn)的坐標(biāo)，該波束服務(wù)區(qū)內(nèi)一共布置mn個(gè)站值；

(5)依次逐個(gè)完成n個(gè)波束服務(wù)區(qū)內(nèi)的布站；

n個(gè)波束的站點(diǎn)總數(shù)為：

(6)將n個(gè)波束的站值數(shù)據(jù)合并為一個(gè)總體站值數(shù)據(jù)p：

p＝[p1p2…pn…pn]；

(7)確定每個(gè)波束的服務(wù)區(qū)站值和抑制區(qū)站值，從而完成布站：

根據(jù)波束編號(hào)n、每個(gè)波束的站點(diǎn)數(shù)量mn，在p中索引出該波束服務(wù)區(qū)的站值，然后通過(guò)波束頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系表freq_f查找出該波束的同頻波束編號(hào)，根據(jù)波束編號(hào)和每個(gè)波束的站點(diǎn)數(shù)量mn查找出同頻波束的服務(wù)區(qū)的站值，即抑制區(qū)站值。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：

(1)克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，不再需要對(duì)每一個(gè)波束的抑制區(qū)進(jìn)行布站，而是通過(guò)波束的頻率復(fù)用關(guān)系直接將同頻波束的服務(wù)區(qū)作為抑制區(qū)，布站時(shí)間縮短為原方法的1％；

(2)基于本發(fā)明的一種大規(guī)模多波束的快速布站方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)波束服務(wù)區(qū)、抑制區(qū)增益的精確控制，從而保證應(yīng)用于移動(dòng)通信衛(wèi)星的多波束天線(xiàn)波束增益、同頻區(qū)副瓣指標(biāo)滿(mǎn)足要求。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的波束覆蓋圖。

圖2為本發(fā)明某一頻率的波束覆蓋圖。

圖3為使用本發(fā)明的布站方法優(yōu)化出的典型波束。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

本發(fā)明提出了一種大規(guī)模多波束的快速布站方法，步驟如下：

(1)將移動(dòng)通信衛(wèi)星服務(wù)區(qū)域范圍內(nèi)的所有波束進(jìn)行編號(hào)，依次為1、2…n…n；n、n為正整數(shù)，如圖1所示為一種102個(gè)波束的覆蓋，n＝102；

(2)根據(jù)預(yù)定的頻率規(guī)劃，對(duì)可用的頻率進(jìn)行編號(hào)，依次為1、2…l；l為正整數(shù)，且l不大于n；

(3)根據(jù)預(yù)定的頻率規(guī)劃，生成規(guī)定波束與步驟(2)中可用頻率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系表freq_f，freq_f包含n個(gè)自然數(shù)，n個(gè)自然數(shù)的取值范圍為[1,l]，其中第n個(gè)數(shù)表示第n個(gè)波束的頻率編號(hào)；

(4)根據(jù)已知的第n個(gè)波束的中心點(diǎn)坐標(biāo)和第n個(gè)波束的服務(wù)區(qū)半徑rn(這里不局限于由第n個(gè)波束的中心點(diǎn)坐標(biāo)和第n個(gè)波束的服務(wù)區(qū)半徑rn確定的波束服務(wù)區(qū)，譬如由一串坐標(biāo)連線(xiàn)給出邊界的服務(wù)區(qū))，布第n個(gè)波束服務(wù)區(qū)的站值，即在上述已知邊界的服務(wù)區(qū)內(nèi)布置站點(diǎn)，形成站值數(shù)據(jù)向量pn：

其中θn,i,表示第n個(gè)波束的服務(wù)區(qū)中的第i個(gè)站點(diǎn)的坐標(biāo)，該波束服務(wù)區(qū)內(nèi)一共布置mn個(gè)站值；

(5)依次逐個(gè)完成n個(gè)波束服務(wù)區(qū)內(nèi)的布站；

n個(gè)波束的站點(diǎn)總數(shù)為：

(6)將n個(gè)波束的站值數(shù)據(jù)合并為一個(gè)總體站值數(shù)據(jù)p：

p＝[p1p2…pn…pn]；

(7)確定每個(gè)波束的服務(wù)區(qū)站值和抑制區(qū)站值，從而完成布站：

根據(jù)波束編號(hào)n、每個(gè)波束的站點(diǎn)數(shù)量mn，在p中索引出該波束服務(wù)區(qū)的站值，然后通過(guò)波束頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系表freq_f查找出該波束的同頻波束編號(hào)，根據(jù)波束編號(hào)和每個(gè)波束的站點(diǎn)數(shù)量mn查找出同頻波束的服務(wù)區(qū)的站值，即抑制區(qū)站值。

波束服務(wù)區(qū)的站值是在步驟(4)(5)直接生成的而抑制區(qū)的站值由波束的同頻復(fù)用關(guān)系從步驟(6)生成的總體站值數(shù)據(jù)p中索引而來(lái)，簡(jiǎn)化了副瓣區(qū)域的布站過(guò)程，提高了布站效率；同時(shí)由于生成的抑制區(qū)正好是多波束系統(tǒng)中需要抑制的同頻波束區(qū)域，所以可以精準(zhǔn)控制同頻區(qū)域的副瓣。

實(shí)施例：

如圖1所示，某多波束天線(xiàn)系統(tǒng)包含102個(gè)波束，圖2是頻率1的波束，包括波束1、10、19、26、34、41、51、61、67、70、75、78、81、85、88、96。

布站時(shí)，每個(gè)波束服務(wù)區(qū)的小圈內(nèi)布置200個(gè)站點(diǎn)。

以34號(hào)波束的站值生成過(guò)程為例，其主服務(wù)區(qū)的站值就是34號(hào)波束自己的小圈內(nèi)的站點(diǎn)，其抑制區(qū)的站點(diǎn)由波束1、10、19、26、41、51、61、67、70、75、78、81、85、88、96服務(wù)區(qū)小圈內(nèi)的站點(diǎn)組成。

依此布站方法布站，優(yōu)化的波束如圖3所示，34號(hào)波束的少量副瓣只在同頻區(qū)域之間出現(xiàn)，副瓣在同頻的服務(wù)區(qū)內(nèi)低于25db。

本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。