深空天线由于天线口径大、工作频段高,满足天线远场工作条件的标校塔建设难度大,因此需探索无塔条件下校零和校相方案。
一、距离零值标校
在无塔情况下,对深空系统主要采用偏馈校零的方案完成地面系统距离零值的标定。在偏馈校零方式下,校零天线被安装在天线主面特定位置,接收天线发射的上行射频,并通过校零变频器转换到下行接收频段,回馈给接收大天线接收机,形成测距闭环。
深空系统偏馈距离零值标校的目的是,通过对偏馈环路下电波在深空天线系统中的几何传输路径的研究,获取高精度的测距零值。
二、相位零值标校
深空地面站跟踪接收机和差通道相位校准有两个方案:射电星校相和快速校相。
射电星校相受两个条件限制:一是要求射电源流量能够满足数字信号处理的信噪比要求;二是射电源尽量为点源,角径要小于天线波束宽度。
快速校相的基本原理是首先在数引方式下控制天线对准目标并进行跟踪,此时波束指向与目标空间位置保持相对固定,等效于静态条件下的天线对塔过程。在此基础上进行天线顶偏设置,完成校相,其基本流程与常规对塔校相一致,算法上要增加波束波导坐标变换,这是波束波导系统的固有要求。
深空任务目标角速度非常小的特点有利于快速校相方案的实施。