CN101950852A

CN101950852A - 低轮廓车载平板智能卫星天线系统

Info

Publication number: CN101950852A
Application number: CN2010102348054A
Authority: CN
Inventors: 赵志强; 安振华; 陈正川; 阮爱民; 张保和; 寇松江; 杨继宽; 谢继东
Original assignee: Beijing AKD Information Communications Technology Co Ltd; BEIJING INFORMATION TECHNOLOGY APPLICATION RESEARCH INSTITUTE
Current assignee: Beijing AKD Information Communications Technology Co Ltd; BEIJING INFORMATION TECHNOLOGY APPLICATION RESEARCH INSTITUTE
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2011-01-19

Abstract

本发明公开了一种低轮廓车载平板智能卫星天线系统，包括平板天线、天线伺服跟踪系统及天线控制系统；天线控制系统用于确定天线当前地理位置、俯仰、方位和极化角度，并根据卫星天线系统所用通信卫星的定位经度计算出天线所需俯仰、方位和极化角度，并将平板天线驱动至所需俯仰、方位和极化角度，进入寻星过程；并用于在寻星过程中根据天线伺服跟踪系统实时反馈的天线的俯仰、方位和极化角度数据及接收到的卫星信号强度数据控制天线转动，天线伺服跟踪系统用于获取天线地理位置、天线的俯仰、方位和极化角度数据。本发明通过采用平板天线技术进行设计，使其相对于传统抛物面天线在收藏状态下的轮廓更低；通过配备智能控制系统，使得操作简单。

Description

低轮廓车载平板智能卫星天线系统

技术领域

本发明涉及自动寻星卫星天线技术领域，特别涉及一种低轮廓车载平板智能卫星天线系统。

背景技术

目前，车载卫星天线通常为抛物面天线，主要应用于应急通信，当发生自然灾害时，迅速组建通信线路，保证抢险救灾的顺利完成，适用于新闻直播和通信环境较差的情况。为实现多媒体业务和话音业务，车载卫星天线所需增益较大，通信线路的搭建导致天线反射面和体积较大，使得天线的机动性差，重量大，不易隐蔽，同时天线设计结构复杂，所需技术要求较高，操作不易完成。所以往往在使用时，反应速度不够迅速，操作不够简易，所需要求较高。

上述车载卫星天线在设计时，只考虑到高增益情况，对实际市场需求了解不够。为实现天线的高增益，使天线的反射面和体积较大，导致天线的机动性差，重量大，不易隐蔽。同时天线设计时，专业性较强，使得操作困难，非专业人士很难完成操作。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：其一、使车载卫星天线在收藏状态下的轮廓降低；其二、使其智能化，方便操作。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供了一种低轮廓车载平板智能卫星天线系统，包括平板天线、天线伺服跟踪系统以及天线控制系统；

所述天线控制系统用于确定所述平板天线当前所在地理位置、俯仰、方位和极化角度，并根据所述卫星天线系统所用通信卫星的定位经度计算出所述平板天线工作所需的俯仰、方位和极化角度，并控制所述天线伺服跟踪系统将所述平板天线驱动至所需的俯仰、方位和极化角度，以进入寻星过程；并用于在寻星过程中根据所述天线伺服跟踪系统实时反馈的所述平板天线的俯仰、方位和极化角度数据及接收到的卫星信号强度数据控制所述平板天线转动；

所述天线伺服跟踪系统用于获取所述平板天线地理位置、俯仰、方位、极化角度和接收的卫星信号强度数据，驱动所述平板天线的反射面转动。

其中，所述卫星天线系统还包括连接于所述平板天线与所述天线伺服跟踪系统之间的通信射频系统，包括分别与所述平板天线连接的功率放大器和接收滤波器、与所述接收滤波器连接的低噪声变频器、与所述低噪声变频器连接的线性放大器，以及与所述线性放大器连接的定向耦合器。

其中，所述天线伺服跟踪系统包括电机驱动模块、极化/方位/俯仰传动装置、信标接收机及DVB接收机。其中信标接收机和DVB接收机分别与所述定向耦合器连接，所述极化/方位/俯仰传动装置一端与所述平板天线连接，电机驱动模块一端与所述方位/俯仰/极化传动装置另一端连接。

其中，所述天线控制系统包括天线控制器、方位限位器、倾斜传感器、方位传感器、极化角度传感器、电子罗盘、GPS接收机，其中，所述天线控制器分别与所述信标接收机和DVB接收机连接；所述方位限位器、倾斜传感器、方位传感器、极化角度传感器、电子罗盘和GPS接收机一端分别与所述平板天线连接，所述电机驱动模块、方位限位器、倾斜传感器、方位传感器、极化角度传感器、电子罗盘和GPS接收机另一端分别与所述天线控制器连接。

其中，所述天线控制器包括主控制模块、定时器模块，A/D采样模块和用于向所述主控制模块传送控制信号的通信模块；所述电机驱动模块、方位限位器、倾斜传感器、方位传感器、极化角度传感器、电子罗盘和GPS接收机的另一端分别与所述主控制模块连接，且所述定时器模块和A/D采样模块分别与所述主控制模块连接；所述A/D采样模块分别与所述信标接收机和DVB接收机连接。

其中，所述平板天线包括依次连接的方喇叭、正交模耦合器的Rx口功率合成网络和正交模耦合器的Tx口功率分配网络。

其中，所述天线系统还包括供电系统，用于为所述天线伺服跟踪系统、天线控制系统和通信射频系统供电。

(三)有益效果

本发明的技术方案通过采用平板天线技术进行设计，使其相对于传统抛物面天线在收藏状态下的轮廓更低；且通过配备智能控制系统，使得操作简单，方便非专业人士操作。

附图说明

图1是本发明实施例的卫星天线系统的结构示意图；

图2是本发明实施例的卫星天线系统的天线控制系统的部分组成结构及其与天线伺服跟踪系统的连接示意图；

图3是本发明实施例的卫星天线系统的天线控制系统的部分组成结构示意图；

图4是本发明实施例的卫星天线系统的平板天线结构示意图；

图5是本发明实施例的卫星天线系统的控制软件的算法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明的低轮廓车载平板自动寻星卫星天线系统包括上层和下层两部分。上层包括平板天线、天线伺服跟踪系统和通信射频系统，下层包括天线控制系统和供电系统，天线伺服跟踪系统、和通信射频系统和天线控制系统构成本发明卫星天线系统的智能控制系统。

平板天线包括方喇叭、正交模耦合器的Rx口功率合成网络和正交模耦合器的Tx口功率分配网络；

天线伺服跟踪系统包括电机驱动模块、极化/方位/俯仰传动装置、信标接收机、DVB接收机；

天线控制系统包括天线控制器、方位限位器、倾斜传感器、方位传感器、极化角度传感器、电子罗盘和GPS接收机。天线控制器包括主控制模块、定时器设置模块，A/D采样模块，用于监控计算机的通信模块，以及各模块的控制软件。

通信射频系统包括功率放大器、低噪声变频器、定向耦合器、线性放大器和接收滤波器；

供电系统用于为天线伺服跟踪系统、天线控制系统和通信射频系统供电。

本发明实施例的系统工作原理如下：天线控制系统根据其GPS接收机、倾斜传感器、方位传感器、电子罗盘和极化角度传感器确定天线所在地理位置、天线的俯仰、方位和极化角度，然后根据这些数据和所用的通信卫星的定位经度，计算出天线所需的俯仰、方位和极化角度，即理论工作位置，并控制天线伺服跟踪系统的方位/俯仰传动装置将天线驱动至所需的俯仰、方位和极化角度，并控制极化传动装置转动，使天线的极化角与通信卫星上的卫星转发器的极化角匹配，进入寻星过程，图1中的极化/方位/俯仰传动装置由极化传动装置、方位传动装置和俯仰传动装置组成。

天线寻星过程中，天线接收卫星发出的电磁波，并传送到通信射频系统的低噪声变频器，经过放大以后，把信号传送到信标/DVB接收机，经过信标/DVB接收机计算出AGC电平值，把AGC电平值反馈回主控制模块中的主控制芯片，主控制芯片根据AGC电平值调整天线方位/俯仰角度，使天线准备走到AGC电平值最大处，实现精确对星。

下面描述系统各子模块的功能。

如图1～4所示，平板天线的第一层是方喇叭辐射层，其作用是发送和接收电磁波，第二层是正交模耦合器的Rx口功率合成网络，其作用是把各个方喇叭接收到的电磁波能量合成并传送到低噪声变频器，第三层是正交模耦合器的Tx口功率分配网络，其作用是把从功率放大器传送过来的信号分配到各个方喇叭发送出去。

天线控制系统中的天线控制器作用是根据接收到的天线状态数据，控制天线传动装置转动；倾斜传感器作用是采集天线当前的俯仰角度并将其传送给天线控制器；方位传感器作用是采集天线当前的方位角度并将其传送给天线控制器；方位限位器是表示水平转动方向的限位器(在卫星天线中，方位特指水平方向)，用于在开机初始化阶段供天线控制系统确定天线反射面当前相对于天线基座的位置，并防止天线在水平方向转动时超出安全工作范围；电子罗盘作用是把天线当前的方位传送给天线控制器；极化角度传感器作用是采集天线当前的极化角度并将其传送给天线控制器；GPS接收机作用是把天线当前的地理位置传送给天线控制器。定时器设置模块及其控制软件作用是完成串口数据的处理和设置中断的时间；A/D采样模块及其控制软件作用是把数字信号和模拟信号相互转换；电子罗盘、倾斜传感器和GPS接收机控制软件作用是把电子罗盘获得的天线方位角数据、倾斜传感器获得的天线倾斜角数据和GPS接收机获得的天线工作点经纬度数据传送到主控制模块；用于监控计算机的通信模块及其控制软件作用是把计算机中的控制信号传送到主控制模块中；所述主控制模块及其控制软件作用是接收控制信号并发出控制指令。

天线伺服跟踪系统中的极化/方位/俯仰传动装置作用是控制天线的极化/方位/俯仰角度；电机驱动模块及其控制软件作用是驱动和控制极化/方位/俯仰传动装置转动。

通信射频系统包括功率放大器、低噪声变频器、定向耦合器、线性放大器和接收滤波器；其中，功率放大器作用是把要发射的信号变为高频高输出功率的射频信号；低噪声变频单元模块作用是把天线接收到的微弱信号在保持低噪声系数条件下进行信号功率放大；定向耦合器作用是把单路的信号分为两路；线性放大器作用是把输入信号放大到需要的功率电平；接收滤波器作用是把接收信号中的部分噪声滤除。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种低轮廓车载平板智能卫星天线系统，其特征在于，包括平板天线、天线伺服跟踪系统以及天线控制系统；

2.如权利要求1所述的低轮廓车载平板智能卫星天线系统，其特征在于，所述卫星天线系统还包括连接于所述平板天线与所述天线伺服跟踪系统之间的通信射频系统，包括分别与所述平板天线连接的功率放大器和接收滤波器、与所述接收滤波器连接的低噪声变频器、与所述低噪声变频器连接的线性放大器，以及与所述线性放大器连接的定向耦合器。

3.如权利要求2所述的低轮廓车载平板智能卫星天线系统，其特征在于，所述天线伺服跟踪系统包括电机驱动模块、极化/方位/俯仰传动装置、信标接收机及DVB接收机，其中信标接收机和DVB接收机分别与所述定向耦合器连接，所述极化/方位/俯仰传动装置一端与所述平板天线连接，电机驱动模块一端与所述方位/俯仰/极化传动装置另一端连接。

4.如权利要求3所述的低轮廓车载平板智能卫星天线系统，其特征在于，所述天线控制系统包括天线控制器、方位限位器、倾斜传感器、方位传感器、极化角度传感器、电子罗盘、GPS接收机，其中，所述天线控制器分别与所述信标接收机和DVB接收机连接；所述方位限位器、倾斜传感器、方位传感器、极化角度传感器、电子罗盘和GPS接收机一端分别与所述平板天线连接，所述电机驱动模块、方位限位器、倾斜传感器、方位传感器、极化角度传感器、电子罗盘和GPS接收机另一端分别与所述天线控制器连接。

5.如权利要求4所述的低轮廓车载平板智能卫星天线系统，其特征在于，所述天线控制器包括主控制模块、定时器模块，A/D采样模块和用于向所述主控制模块传送控制信号的通信模块；所述电机驱动模块、方位限位器、倾斜传感器、方位传感器、极化角度传感器、电子罗盘和GPS接收机的另一端分别与所述主控制模块连接，且所述定时器模块和A/D采样模块分别与所述主控制模块连接；所述A/D采样模块分别与所述信标接收机和DVB接收机连接。

6.如权利要求1～5任一项所述的低轮廓车载平板智能卫星天线系统，其特征在于，所述平板天线包括依次连接的方喇叭、正交模耦合器的Rx口功率合成网络和正交模耦合器的Tx口功率分配网络。

7.如权利要求2～5任一项所述的低轮廓车载平板智能卫星天线系统，其特征在于，所述天线系统还包括供电系统，用于为所述天线伺服跟踪系统、天线控制系统和通信射频系统供电。