技术摘要：
一种基于龙伯透镜天线的低轨卫星通信切换装置，该装置包括龙伯透镜天线体、在用星跟踪装置和后继星跟踪装置；在用星跟踪装置，用于基于在用星在龙伯透镜天线体上的焦点调整跟踪方向，以实时跟踪在用星；后继星跟踪装置，用于基于后继星在龙伯透镜天线体上的焦点调整跟  全部
背景技术：
低轨卫星通信系统相对同步静止轨道（GEO）卫星提供了更短的传输时延，以及更 小的路径损耗，作为地面通信的重要补充方式，低轨卫星通信系统可实现真正的全球覆盖。 目前低轨卫星通信系统主要采用抛物面天线、平板天线，小部分应用相控阵天线。其中，抛 物面天线和平板天线均为一面天线，一面天线仅能跟踪一颗卫星，只能等正在使用的卫星 超出跟踪范围后，再通过机械转动去寻找下一颗进入跟踪范围的卫星，存在通信中断时间 长、通信不连续等问题。为缩短通信中断时间，保证通信连续，则需要两颗卫星快速切换，而 两颗卫星快速切换则需要两面天线同时工作，存在体积大、重量大、成本高等缺点；为克服 体积大、重量大、成本高等缺点，采用相控阵天线实现对两颗卫星的跟踪，相控阵天线通过 扫描多波束技术实现两颗卫星快速切换，但多波束技术会带来天线效率降低、增益下降等 问题，大角度扫描时增益还会进一步降低，同时价格昂贵。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是目前低轨卫星通信系统无法兼顾实现两颗卫星同 时跟踪、天线效率高且体积小、成本低的技术问题。本发明提供一种基于龙伯透镜天线的低 轨卫星通信切换装置及方法，在不增加卫星天线数量和平台空间占用的前提下，利用龙伯 透镜天线体的多焦点特性，以实现同时跟踪两颗卫星，并通过在用星跟踪装置与后继卫星 跟踪装置的切换缩短通信中断时间，保证通信的连续性。 本发明通过下述技术方案实现： 一种基于龙伯透镜天线的低轨卫星通信切换装置，包括龙伯透镜天线体、在用星跟踪 装置和后继星跟踪装置； 所述在用星跟踪装置，用于基于在用星在所述龙伯透镜天线体上的焦点调整跟踪方 向，以实时跟踪在用星； 所述后继星跟踪装置，用于基于后继星在所述龙伯透镜天线体上的焦点调整跟踪方 向，以实时跟踪后继星； 当所述在用星超出所述在用星跟踪装置的跟踪范围，则将所述后继星作为新的在用 星，所述后继星跟踪装置作为新的在用星跟踪装置，所述在用星跟踪装置作为新的后继星 跟踪装置继续跟踪下一颗卫星，并将所述下一颗卫星作为新的后继星。 进一步地，所述在用星跟踪装置包括在用星馈源、在用星伺服设备、在用星射频处 理模块和卫星通信终端；所述在用星馈源设置在所述在用星伺服设备上； 所述在用星伺服设备，用于实时获取所述龙伯透镜天线体的位置信息、在用星馈源姿 态信息和在用星位置信息，并对所述龙伯透镜天线体的位置信息、所述在用星馈源姿态信 5 CN 111740774 A 说　明　书 2/8 页 息和所述在用星位置信息进行计算，获取在用星馈源指向角度，以实时跟踪所述在用星； 所述在用星射频处理模块，用于接收所述在用星馈源发送的在用星射频信号，并对所 述在用星射频信号进行处理，生成在用星中频信号；将所述在用星中频信号等分成两束，其 中一束在用星中频信号发送给所述在用星伺服设备，以对所述在用星馈源指向角度进行调 整，另一束在用星中频信号发送给所述卫星通信终端； 所述卫星通信终端，用于接收所述在用星射频处理模块发送的在用星中频信号；对所 述在用星中频信号进行处理，生成在用星通信信息和在用星待发送中频信号，并将所述在 用星待发送中频信号发送给所述在用星射频处理模块； 所述在用星射频处理模块，用于接收所述在用星待发送中频信号，并发送给所述在用 星馈源。 进一步地，所述在用星伺服设备包括方位旋转机构A、俯仰机构A、信标接收机A、驱 动控制模块A、位置传感器和姿态传感器 所述位置传感器，用于实时获取所述龙伯透镜天线体的位置信息，并发送给所述驱动 控制模块A； 所述姿态传感器，用于实时获取所述在用星馈源姿态信息，并发送给所述驱动控制模 块A； 所述驱动控制模块A，用于获取所述龙伯透镜天线体的位置信息和所述在用星馈源姿 态信息，并根据卫星星历拟合算法计算在用星位置信息；通过第一方位俯仰角计算公式对 所述龙伯透镜天线的位置信息、所述在用星馈源姿态信息和所述在用星位置信息进行计 算，获取在用星馈源指向角度；基于所述在用星馈源指向角度控制所述方位旋转机构A和所 述俯仰机构A调整所述在用星馈源的指向，以跟踪所述在用星； 所述信标接收机A，用于实时接收所述在用星射频处理模块发送的在用星中频信号，并 判断所述在用星中频信号的大小发送给所述驱动控制模块A； 所述驱动控制模块A，用于根据所述在用星中频信号的大小实时修正所述在用星馈源 指向角度，并基于修正后的在用星馈源指向角度实时调整所述方位旋转机构A和所述俯仰 机构A，以修正所述在用星馈源的指向。 进一步地，所述在用星射频处理模块包括功放A、低噪声放大器A、功分器A和切换 开关A； 所述低噪声放大器A，用于接收所述在用星馈源发送的在用星射频信号，并对所述在用 星射频信号进行下变频和功率放大处理，生成在用星中频信号并发送给所述功分器A； 所述功分器A，用于将接收到的所述在用星中频信号等分成两束，其中一束在用星中频 信号发送给所述信标接收机A，另一束在用星中频信号发送给所述切换开关A； 所述切换开关A，用于基于所述在用星中频信号确定选通在用通道或后继通道，并将所 述在用星中频信号通过所述在用通道或所述后继通道发送给所述卫星通信终端，以使所述 卫星通信终端对所述在用星中频信号进行处理，生成在用星通信信息和在用星待发送中频 信号，并将所述在用星待发送中频信号经所述切换开关A发送给所述功放A； 所述功放A，用于接收所述卫星通信终端发送的在用星待发送中频信号，并进行上变频 和功率放大后发送给所述在用星馈源。 进一步地，所述后继星跟踪装置包括后继星馈源、后继星伺服设备、后继星射频处 6 CN 111740774 A 说　明　书 3/8 页 理模块和卫星通信终端；所述后继星馈源设置在所述后继星伺服设备上； 所述后继星伺服设备，用于实时获取所述龙伯透镜天线体的位置信息、后继星馈源姿 态信息和后继星位置信息，并对所述龙伯透镜天线体的位置信息、所述后继星馈源姿态信 息和所述后继星位置信息进行计算，获取后继星馈源指向角度，以实时跟踪所述后继星； 所述后继星射频处理模块，用于接收所述后继星馈源发送的后继星射频信号，并对所 述后继星射频信号进行处理，生成后继星中频信号；将所述后继星中频信号等分成两束，其 中一束后继星中频信号发送给所述后继星伺服设备，以对所述后继星馈源指向角度进行调 整，另一束后继星中频信号发送给所述卫星通信终端； 所述卫星通信终端，用于接收所述后继星射频处理模块发送的后继星中频信号；对所 述后继星中频信号进行处理，生成后继星通信信息和后继星待发送中频信号，并将所述后 继星待发送中频信号发送给所述后继星射频处理模块； 所述后继星射频处理模块，用于接收所述后继星待发送中频信号，并发送给所述后继 星馈源。 进一步地，所述后继星伺服设备包括方位旋转机构B、俯仰机构B、信标接收机B、驱 动控制模块B、位置传感器和姿态传感器 所述位置传感器，用于实时获取所述龙伯透镜天线体的位置信息，并发送给所述驱动 控制模块B； 所述姿态传感器，还用于实时获取所述后继星馈源姿态信息，并发送给所述驱动控制 模块B； 所述驱动控制模块B，用于获取所述龙伯透镜天线体的位置信息和所述后继星馈源姿 态信息，并根据卫星星历拟合算法计算后继星位置信息；通过第二方位俯仰角计算公式对 所述龙伯透镜天线的位置信息、所述后继星馈源姿态信息和所述后继星位置信息进行计 算，获取后继星馈源指向角度；基于所述后继星馈源指向角度控制所述方位旋转机构B和所 述俯仰机构B调整所述后继星馈源的指向，以跟踪所述后继星； 所述信标接收机B，用于实时接收所述后继星射频处理模块发送的后继星中频信号，并 判断所述后继星中频信号的大小发送给所述驱动控制模块B； 所述驱动控制模块B，用于根据所述后继星中频信号的大小实时修正所述后继星馈源 指向角度，并基于修正后的后继星馈源指向角度实时调整所述方位旋转机构B和所述俯仰 机构B，以修正所述后继星馈源的指向。 进一步地，所述后继星射频处理模块包括功放B、低噪声放大器B、功分器B和切换 开关B； 所述低噪声放大器B，用于接收所述后继星馈源发送的后继星射频信号，并对所述后继 星射频信号进行下变频和功率放大处理，生成后继星中频信号并发送给所述功分器B； 所述功分器B，用于将接收到的所述后继星中频信号等分成两束，其中一束后继星中频 信号发送给所述信标接收机B，另一束后继星中频信号发送给所述切换开关B； 所述切换开关B，用于基于所述后继星中频信号确定选通在用通道或后继通道，并将所 述后继星中频信号通过所述后继通道或所述后继通道发送给所述卫星通信终端，以使所述 卫星通信终端对所述后继星中频信号进行处理，生成后继星通信信息和后继星待发送中频 信号，并将所述后继星待发送中频信号经所述切换开关B发送给所述功放B； 7 CN 111740774 A 说　明　书 4/8 页 所述功放B，用于接收所述卫星通信终端发送的后继星待发送中频信号，并进行上变频 和功率放大后发送给所述后继星馈源。 本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果： 1、通过采用龙伯透镜天线体，使得馈源在龙伯透镜天线体的球表面上位置的改变不存 在偏焦问题。 2、通过龙伯透镜天线体的球对称结构和多焦点特性，可同时在龙伯透镜天线体上 放置两个卫星跟踪装置，每个卫星跟踪装置根据各自跟踪的卫星的位置，自动调整跟踪方 向，以实现对两个卫星的跟踪。 3、通过当在用星超出在用星跟踪装置的跟踪范围，则将后继星作为新的在用星， 后继星跟踪装置作为新的在用星跟踪装置，在用星跟踪装置作为新的后继星跟踪装置继续 跟踪下一颗卫星，并将下一颗卫星作为新的后继星，以实现在用星跟踪装置和后继星跟踪 装置对不同卫星跟踪的切换，缩短通信中断时间，保证通信的连续性。 附图说明 此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部 分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中： 图1为本发明基于龙伯透镜天线的低轨卫星通信切换装置的原理图。 图2为本发明基于龙伯透镜天线的低轨卫星通信切换装置的一具体电路图。 图3为本发明基于龙伯透镜天线的低轨卫星通信切换装置的一具体实施例图。