CN108493609A - 一种Ka波段天线寻星系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种Ka波段天线寻星系统和方法，所述寻星系统和方法包括卫星天线、变频器、调制解调器、天线控制器、天线伺服系统和GPS天线，卫星天线和变频器相连接、变频器和调制解调器相连接，调制解调器与天线控制器相连接，天线控制器分别与天线伺服系统和GPS天线相连接，所述系统和方法在寻星时，调制解调器将卫星信号的信噪比传送给天线控制器，天线控制器根据信噪比控制卫星天线转动到信噪比最大的方位和俯仰位置。这种系统和方法的优点在于：根据信噪比操纵电机系统自动调整天线的位置，实现快速、高精度、简易自动寻星。

Description

一种Ka波段天线寻星系统和方法

技术领域

本发明涉及一种星系统和方法，具体而言，涉及一种Ka波段天线寻星系统和方法。

背景技术

Ka波段也被称作30/20GHz波段，因其频带较宽的特点通常被用于卫星通信，Ka波段通信卫星广泛应用于日常电视和电话通信中。Ka波段天线用于接收来自Ka波段通信卫星的信号，寻星是使用Ka波段天线的重要步骤，只有当天线正确对准卫星的位置时，天线才能正确、稳定得接收到来自卫星的通信信号。

目前卫星天线大部分天线都需要用户手动寻星，存在寻星速度慢、精度低、操作不方便等问题。同时，由于Ka波段的波束窄，天线寻星精度要求高，用户在手动寻星过程中只能依靠反复实践积累经验后才能稍微提高寻星效率。而市场上的Ka波段自动寻星天线大部分采用进口传感器辅助寻星，这些传感器存在价格高昂，且采购受限等问题，很难形成规模性生产，无法批量销售和应用。

综上所述，需要提供一种Ka波段天线寻星系统和方法，其能够克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明旨在提供一种Ka波段天线寻星系统和方法，其能够克服现有技术的缺陷。本发明的发明目的通过以下技术方案得以实现。

本发明的一个实施方式提供了一种Ka波段天线寻星系统,其中所述寻星系统包括卫星天线、变频器、调制解调器、天线伺服系统、天线控制器和GPS天线，卫星天线和变频器相连接、变频器和调制解调器相连接，调制解调器与天线控制器相连接，天线控制器分别与天线伺服系统和GPS天线相连接，卫星天线用于接收卫星信号并将卫星信号发送给变频器，变频器用于对接收到卫星信号进行滤波、变频和放大形成放大的卫星信号并将其发送给调制解调器，调制解调器用于对来自变频器的卫星信号进行解调并将获得的信噪比发送给天线控制器，GPS天线用于向天线控制器反馈卫星天线的位置信息，天线控制器用于记录卫星天线接收到的信号的信噪比和对应的卫星天线位置，并通过天线伺服装置控制卫星天线转动，天线伺服装置包括方位电机和俯仰电机，用于控制天线的方位和俯仰。

根据本发明的上述一个实施方式提供的Ka波段天线寻星系统，其中所述GPS天线接收当前位置的经、纬度数值，天线控制器根据经、纬度计算卫星的理论方位、俯仰值，并以最大速度将天线调整至理论俯仰值和方位值对应的位置。

根据本发明的上述一个实施方式提供的Ka波段天线寻星系统，其中所述天线伺服系统保持卫星天线的俯仰位置，转动卫星天线并扫描信号，天线控制器记录信噪比，天线控制器判断是否天线是否记录到信噪比大于0的信号；若“是”，天线伺服系统调整卫星天线的转速为跟踪速度，直至到达方位限制角度或信噪比为0；天线伺服系统反向转动方位卫星天线，直至到达方位限制角度或信噪比为0；天线控制器将天线转到信噪比最大的方位位置；天线伺服系统保持卫星天线的方位位置，向上转动卫星天线，直至到达俯仰限制角度或信噪比为0；向下转动卫星天线，直至到达俯仰限制角度或信噪比为0；以及将天线转动到天线控制器记录的信噪比最大的俯仰位置。

根据本发明的上述一个实施方式提供的Ka波段天线寻星系统，其中所述天线伺服系统判断是否天线是否记录到信噪比大于0的信号，若“否”，继续方位扫描、并记录信噪比。

根据本发明的上述一个实施方式提供的Ka波段天线寻星系统，其中所述天线伺服系统判断在方位限制角度内是否收到信噪比大于0的信号，若“否”，天线伺服系统判断卫星天线是否到达或曾到达向上俯仰限制角度，若“否”，按预设的调整角度向上调整卫星天线的俯仰值，在方位限制角度内转动卫星天线并扫描信号。

根据本发明的上述一个实施方式提供的Ka波段天线寻星系统，其中所述天线伺服系统判断卫星天线是否到达向下俯仰限制角度，若“否”，按预设的调整角度向下调整卫星天线的俯仰角度，在方位限制角度内转动卫星天线并扫描信号；若“是”，天线控制器提示寻星失败。

根据本发明的上述一个实施方式提供的Ka波段天线寻星系统，其中所述天线控制器使用MCU单片机。

本发明的一个实施方式提供了一种Ka波段天线寻星方法,其中所述寻星方法包括多个步骤：

步骤1：接收当前位置的经、纬度数据，根据经、纬度计算理论方位、俯仰值，并以最大速度将天线调整至理论俯仰值和方位值对应的位置；

步骤2：保持卫星天线的俯仰位置，转动卫星天线并扫描信号，天线控制器记录信噪比，直到天线接收到信号或完成方位限制角度内的扫描；

步骤3：判断是否记录到信噪比大于0的信号，若“是”，调整卫星天线的转速为跟踪速度，直至到达方位限制角度或信噪比为0；

步骤4：反向转动方位卫星天线，直至到达方位限制角度或信噪比为0；

步骤5：将天线转到信噪比最大的方位位置；

步骤6：保持卫星天线的方位位置，向上转动方位卫星天线，直至到达俯仰限制角度或信噪比为0；

步骤7：向下转动卫星天线，直至到达俯仰限制角度或信噪比为0；以及

步骤8：将天线转动到天线控制器记录的信噪比最大的俯仰位置。

根据本发明的上述一个实施方式提供的Ka波段天线寻星方法，其中所述步骤3判断是否天线是否记录到信噪比大于0的信号，若“否”，执行下列步骤：

步骤9：判断是否已完成方位限制角度内的扫描且在方位限制角度内是否未收到信噪比大于0的信号，若“否”，执行步骤2；若“是”，执行步骤10；

步骤10：判断卫星天线是否到达或曾到达向上俯仰限制角度，若“否”，按预设的调整角度向上调整天线的俯仰角度,并执行步骤2；若“是”，卫星天线回到理论俯仰值位置，并执行步骤11；

步骤11：判断卫星天线是否到达向下俯仰限制角度，若“否”，按预设的调整角度向下调整天线的俯仰角度并执行步骤2；若“是”，寻星失败。

该Ka波段天线寻星系统和方法的优点在于：使用调制解调器所读取的信号的信噪比判断天线是否对准了卫星，根据信噪比通过电机系统自动调整天线的位置，实现快速、高精度、简易寻星；操作简单、单人简单培训即可完成寻星；调制解调器的价格便宜且有多种国产型号可以选择，避免了使用昂贵的进口传感器，降低了Ka波段卫星天线的生产成本。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1示出了根据本发明一个实施方式的Ka波段天线寻星系统的框图。

图2示出了根据本发明一个实施方式的Ka波段天线寻星方法的流程图。

具体实施方式

图1-2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

图1示出了根据本发明一个实施方式的Ka波段天线寻星系统的框图，所述寻星系统包括卫星天线1、变频器2、调制解调器3、天线伺服系统4、天线控制器5和GPS天线6，卫星天线1和变频器2相连接、变频器2和调制解调器3相连接，调制解调器3与天线控制器5相连接，天线控制器5分别与天线伺服系统4和GPS天线6相连接，卫星天线1用于接收卫星信号并将卫星信号发送给变频器2，变频器2用于对接收到卫星信号进行滤波、变频和放大形成放大的卫星信号并将其发送给调制解调器3，调制解调器3用于对来自变频器2的卫星信号进行解调并将获得的信噪比发送给天线控制器5，GPS天线6用于向天线控制器5反馈卫星天线1的位置信息，天线控制器5用于记录卫星天线1接收到的信号的信噪比和对应的卫星天线1位置，并通过天线伺服装置控制卫星天线1转动，天线伺服装置包括方位电机和俯仰电机，用于控制天线的方位和俯仰。

根据本发明的上述一个实施方式提供的Ka波段天线寻星系统，所述GPS天线6接收当前位置的经、纬度数值，天线控制器5根据经、纬度计算卫星的理论方位、俯仰值，并以最大速度将天线调整至理论俯仰值和方位值对应的位置。

根据本发明的上述一个实施方式提供的Ka波段天线寻星系统，所述天线伺服系统4保持卫星天线1的俯仰位置，转动卫星天线1并扫描信号，天线控制器5记录信噪比，天线控制器5判断是否天线是否记录到信噪比大于0的信号；若“是”，天线伺服系统4调整卫星天线1的转速为跟踪速度，直至到达方位限制角度或信噪比为0；天线伺服系统4反向转动方位卫星天线1，直至到达方位限制角度或信噪比为0；天线控制器5将天线转到信噪比最大的方位位置；天线伺服系统4保持卫星天线1的方位位置，向上转动卫星天线1，直至到达俯仰限制角度或信噪比为0；向下转动卫星天线1，直至到达俯仰限制角度或信噪比为0；以及将天线转动到天线控制器5记录的信噪比最大的俯仰位置。

根据本发明的上述一个实施方式提供的Ka波段天线寻星系统，所述天线伺服系统4判断是否天线是否记录到信噪比大于0的信号，若“否”，继续方位扫描、并记录信噪比。

根据本发明的上述一个实施方式提供的Ka波段天线寻星系统，所述天线伺服系统4判断在方位限制角度内是否收到信噪比大于0的信号，若“否”，天线伺服系统4判断卫星天线1是否到达或曾到达向上俯仰限制角度，若“否”，向上调整卫星天线1的俯仰值0.1°，在方位限制角度内转动卫星天线1并扫描信号。

根据本发明的上述一个实施方式提供的Ka波段天线寻星系统，所述天线伺服系统4判断卫星天线1是否到达向下俯仰限制角度，若“否”，向下调整卫星天线1的俯仰角度0.1°，在方位限制角度内转动卫星天线1并扫描信号；若“是”，天线控制器5提示寻星失败。

根据本发明的上述一个实施方式提供的Ka波段天线寻星系统，所述天线控制器5使用MCU单片机。

图2示出了根据本发明一个实施方式的Ka波段天线寻星方法的流程图。一种Ka波段天线寻星方法，其特征在于，所述寻星方法包括多个步骤：

步骤1：接收当前位置的经、纬度数据，根据经、纬度计算理论方位、俯仰值，并以最大速度将天线调整至理论俯仰值和方位值对应的位置；

步骤2：保持卫星天线1的俯仰位置，转动卫星天线1并扫描信号，天线控制器5记录信噪比，直到天线接收到信号或完成方位限制角度内的扫描；

步骤3：判断是否记录到信噪比大于0的信号，若“是”，执行步骤4；

步骤4：调整卫星天线1的转速为跟踪速度，直至到达方位限制角度或信噪比为0；

步骤5：反向转动方位卫星天线1，直至到达方位限制角度或信噪比为0；

步骤6：将天线转到信噪比最大的方位位置；

步骤7：保持卫星天线1的方位位置，向上转动方位卫星天线1，直至到达俯仰限制角度或信噪比为0；

步骤8：向下转动卫星天线1，直至到达俯仰限制角度或信噪比为0；以及

步骤9：将天线转动到天线控制器5记录的信噪比最大的俯仰位置。

根据本发明的上述一个实施方式提供的Ka波段天线寻星系统，所述步骤3判断是否天线是否记录到信噪比大于0的信号，若“否”，执行步骤10；

步骤10：判断是否已完成方位限制角度内的扫描且在方位限制角度内是否未收到信噪比大于0的信号，若“否”，执行步骤2；若“是”，执行步骤11；

步骤11：判断卫星天线1是否到达或曾到达向上俯仰限制角度，若“否”，执行步骤12；若“是”，执行步骤13；

步骤12：按预设的调整角度向上调整天线的俯仰角度，然后执行步骤2；

步骤13：判断卫星天线1是否到达向下俯仰限制角度，若“否”，执行步骤14；若“是”，执行步骤15；

步骤14：按预设的调整角度向下调整天线的俯仰角度，然后执行步骤2；以及

步骤15：寻星失败。

该Ka波段天线系统和方法的优点在于：使用调制解调器所读取的信号的信噪比判断天线是否对准了卫星，根据信噪比通过电机系统自动调整天线的位置，实现快速、高精度、简易寻星；操作简单、单人简单培训即可完成寻星；调制解调器的价格便宜且有多种国产型号可以选择，避免了使用昂贵的进口传感器，降低了Ka波段卫星天线的生产成本。

当然应意识到，虽然通过本发明的示例已经进行了前面的描述，但是对本发明做出的将对本领域的技术人员显而易见的这样和其他的改进及改变应认为落入如本文提出的本发明宽广范围内。因此，尽管本发明已经参照了优选的实施方式进行描述，但是，其意并不是使具新颖性的设备由此而受到限制，相反，其旨在包括符合上述公开部分、权利要求的广阔范围之内的各种改进和等同修改。

Claims (9)

1.一种Ka波段天线寻星系统，其特征在于，所述寻星系统包括卫星天线、变频器、调制解调器、天线伺服系统、天线控制器和GPS天线，卫星天线和变频器相连接、变频器和调制解调器相连接，调制解调器与天线控制器相连接，天线控制器分别与天线伺服系统和GPS天线相连接，卫星天线用于接收卫星信号并将卫星信号发送给变频器，变频器用于对接收到卫星信号进行滤波、变频和放大形成可解调卫星信号并将其发送给调制解调器，调制解调器用于对来自变频器的卫星信号进行解调并将获得的信噪比发送给天线控制器，GPS天线用于向天线控制器反馈卫星天线的位置信息，天线控制器用于记录卫星天线接收到的信号的信噪比和对应的卫星天线位置，并通过天线伺服装置控制卫星天线转动，天线伺服装置包括方位电机和俯仰电机，用于控制天线的方位和俯仰。

2.如权利要求1所述的寻星系统，其特征在于，所述GPS天线接收当前位置的经、纬度数值，天线控制器根据经、纬度计算卫星的理论方位、俯仰值，并以最大速度将天线调整至理论俯仰值和方位值对应的位置。

3.如权利要求2所述的寻星系统，其特征在于，所述天线伺服系统保持卫星天线的俯仰位置，转动卫星天线并扫描信号，天线控制器记录信噪比，天线控制器判断是否天线是否记录到信噪比大于0的信号；若“是”，天线伺服系统调整卫星天线的转速为跟踪速度，直至到达方位限制角度或信噪比为0；天线伺服系统反向转动方位卫星天线，直至到达方位限制角度或信噪比为0；天线控制器将天线转到信噪比最大的方位位置；天线伺服系统保持卫星天线的方位位置，向上转动卫星天线，直至到达俯仰限制角度或信噪比为0；向下转动卫星天线，直至到达俯仰限制角度或信噪比为0；以及将天线转动到天线控制器记录的信噪比最大的俯仰位置。

4.如权利要求3所述的寻星系统，其特征在于，所述天线伺服系统判断是否天线是否记录到信噪比大于0的信号，若“否”，继续方位扫描、并记录信噪比。

5.如权利要求4所述的寻星系统，其特征在于，所述天线伺服系统判断在方位限制角度内是否收到信噪比大于0的信号，若“否”，天线伺服系统判断卫星天线是否到达或曾到达向上俯仰限制角度，若“否”，按预设的调整角度向上调整卫星天线的俯仰值，在方位限制角度内转动卫星天线并扫描信号。

6.如权利要求5所述的寻星系统，其特征在于，所述天线伺服系统判断卫星天线是否到达向下俯仰限制角度，若“否”，按预设的调整角度向下调整卫星天线的俯仰角度，在方位限制角度内转动卫星天线并扫描信号；若“是”，天线控制器提示寻星失败。

7.如权利要求1所述的寻星系统，其特征在于，所述天线控制器使用MCU单片机。

8.一种Ka波段天线寻星方法，其特征在于，所述寻星方法包括多个步骤：

步骤1：接收当前位置的经、纬度数据，根据经、纬度计算理论方位、俯仰值，并以最大速度将天线调整至理论俯仰值和方位值对应的位置；

步骤2：保持卫星天线的俯仰位置，转动卫星天线并扫描信号，天线控制器记录信噪比，直到天线接收到信号或完成方位限制角度内的扫描；

步骤3：判断是否记录到信噪比大于0的信号，若“是”，调整卫星天线的转速为跟踪速度，直至到达方位限制角度或信噪比为0；

步骤4：反向转动方位卫星天线，直至到达方位限制角度或信噪比为0；

步骤5：将天线转到信噪比最大的方位位置；

步骤6：保持卫星天线的方位位置，向上转动方位卫星天线，直至到达俯仰限制角度或信噪比为0；

步骤7：向下转动卫星天线，直至到达俯仰限制角度或信噪比为0；以及

步骤8：将天线转动到天线控制器记录的信噪比最大的俯仰位置。

9.如权利要求8所述的寻星系统，其特征在于，所述步骤3判断是否天线是否记录到信噪比大于0的信号，若“否”，执行下列步骤：

步骤9：判断是否已完成方位限制角度内的扫描且在方位限制角度内是否未收到信噪比大于0的信号，若“否”，执行步骤2；若“是”，执行步骤10；

步骤10：判断卫星天线是否到达或曾到达向上俯仰限制角度，若“否”，按预设的调整角度向上调整天线的俯仰角度,并执行步骤2；若“是”，卫星天线回到理论俯仰值位置，并执行步骤11；

步骤11：判断卫星天线是否到达向下俯仰限制角度，若“否”，按预设的调整角度向下调整天线的俯仰角度并执行步骤2；若“是”，寻星失败。