CN110708102B - 一种多频段uv测控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多频段UV测控系统，包括天线系统、馈源系统、信道网格切换系统、接收通道、发射通道等组成，天线系统由4根不同频段UV天线组成，实现UV宽频段覆盖，馈源系统实现左右旋圆极化的切换，信道系统实现不同天线、不同极化网络的收发信号切换，解决当前一个测控地面站频段覆盖窄，接收信号单一，多个测控站宽频段测控组网困难问题。本发明在减小测控站体积、提高系统性能、降低成本、提高可靠性的基础上，提出的一种多频段UV测控系统，并经过长时间测试的循环迭代，具有频段覆盖广、信号适应性强、可靠性高、成本低等优点。
Description
技术领域
本发明属于卫星通信领域，特别适用于商业卫星测控，是一种支持UV 多频段、多极化信号收发的测控地面站系统。
背景技术
近年来，伴随着商业航天应用的飞速发展，立方星等标准化卫星批量生产的技术日趋成熟，卫星星座系统部署增多，卫星在轨运行不仅数量大幅增加，通过组建卫星网络来实施任务这一现象的出现也带来了卫星技术发展的转变。作为保障卫星在轨正常运作的关键环节，卫星测控在整个商业航天产业链环节中的地位也越来越重要。
随着卫星数量的不断增多，单一的测控站已无法满足多星UV测控支持及多星的在轨运行管理，当前UV测控频段地面站系统，需要定制研发来适应卫星频点和旋向，来满足星地通信需求，随着卫星数量的增多，地面站的不断定制建设，造成大量资源浪费，与此同时，对多个地面进行统一管理变得非常困难。
为提高资源利用率，实现地面测控资源的最大化利用，设计一种覆盖频段宽、多旋向、自动化运行的UV地面测控系统，也成为越来越多人关注的问题。
发明内容
本发明的目的在于设计一种多频段UV测控系统，利用4根不同频段天线组阵，通过自动控制信号极化、上下行信道，以解决原有测控站不能适应多卫星测控问题。
本发明的技术方案如下：
一种多频段UV测控系统包括第一天线、第二天线、第三天线、第四天线、第一极化控制、第二极化控制、第三极化控制、第四极化控制、天线支撑结构、旋转平台、信号收发控制器、接收通道、发射通道、逻辑控制单元、供电单元组成。所述第一天线为137MHz￣150MHz频率范围天线，所述第二天线为255MHz￣275MHz频率范围天线，所述第三天线为 400MHz￣460MHz频率范围天线，所述第四天线为460MHz￣485MHz频率范围天线，所述第一极化控制为第一天线极化控制开关，所述第二极化控制为第二天线极化控制开关，所述第三极化控制为第三天线极化控制开关，所述第四极化控制为第四天线极化控制开关，所述天线支撑结构为支撑4根天线支架，保证天线平衡和工作稳定性，所述旋转平台为天线跟星伺服，安装在塔架上，所述信号收发控制盒为信道收发切换硬件电路，所述接收通道为信号接收信道部分，所述发射通道为信号发射信道部分，所述逻辑控制单元为信道自动切换部分，安装在机柜内，所述供电单元为信道和逻辑天关的供电部分。
进一步地，四根天线均为高增益八木天线，分别支持四种不同的频率，每个振子单元，由相互垂直的H振子和V振子组成，具有很好的方向性。
进一步地，四个极化控制单元采用同频合路器和电子开关组成，具有很好的隔离度和插损，通过同一软件进行控制，实现左右圆极化切换。
进一步地，天线支撑结构采用良好的材质设计，解决每两根天线之间的互相干扰影响，并经过力平衡、抗风性、强度仿真计算。
进一步地，信号收发控制盒和逻辑控制单元主要实现天线工作的逻辑控制，使得测控系统工作在不同的频率范围，不同的信号旋向，不同的信号收发模式，控制各逻辑开关和信道的加断电，实现不同的逻辑控制，确保测控系统适应不同的卫星。
进一步地，接收通道和发射通道实现卫星信号的接收放大，卫星的指令的发送放大，实现星地通信。
进一步地，供电单元集成所有模块需要的电源，根据不同的工作模式进行统一管理和控制。
本发明主要提供一种多频段UV测控系统，包括4根八木天线、极化控制和工作模式逻辑控制分系统等内容，通过不断的循环迭代的开发和测试，系统功能强大，覆盖频率范围广，适应能力强，工作稳定，能够满足不同的UV频段卫星测控需求。一套测控系统代替多套测控系统使用，大增加了测控系统的灵活性和可扩展性。
附图说明
附图1为本发明系统示意图。
具体实施方式
以下结合附图1对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
本发明是一种多频段UV测控系统，能够满足多卫星UV频段星地通信，系统能够自动切换工作模式，支持多个频率宽度，一套测控系统能够代替多套测控系统使用，大增加了测控系统的灵活性和可扩展性。
实施例一
结合附图1，在整个系统中，包括第一天线801、第二天线802、第三天线803、第四天线804、第一极化控制单元701、第二极化控制单元702、第三极化控制单元703、第四极化控制单元704、天线支撑结构、旋转平台、信号收发控制器6、接收通道3、发射通道4、逻辑控制单元5、供电单元2、测控基带1组成；所述第一天线801、所述第二天线802、所述第三天线803及所述第四天线804进行组阵，满足4个频率范围测控；所述第一极化控制单元701、所述第二极化控制单元702、所述第三极化控制单元703及所述第四极化控制单元704、分别对应安装在所述第一天线801、所述第二天线802、所述第三天线803及所述第四天线804的天线尾端，并分别安装在所述天线支撑结构上；所述信号收发控制器6安装在支撑架上通过所述接收通道3、所述发射通道4与测控基带1相连接；所述逻辑控制单元5与所述第一极化控制单元701、所述第二极化控制单元702、所述第三极化控制单元703及所述第四极化控制单元704相连接，并通过所述供电单元2与所述测控基带1相连接。信号收发控制器6和逻辑控制单元5均用于实现天线工作的逻辑控制，逻辑控制单元5采用标准1U机架式设备，满足所述第一天线801、第二天线802、第三天线803及第四天线804在任意旋向的信号收发；所述信号收发控制器6由多个电子开关排列组合。所述第一天线801为137MHz￣150MHz频率范围的天线；所述第二天线802为 255MHz￣275MHz频率范围的天线；所述第三天线803为400MHz￣460MHz频率范围的天线；所述第四天线804为460MHz￣485MHz频率范围天线。所述第一天线801、所述第二天线802、所述第三天线803及所述第四天线804分别由天线支撑结构固定，每根天线支持双极化，由于三种振子组成，反射振子、有源振子和引向振子，振子采用V振子和H振子互相垂直合成。所述第一天线801由12根振子组成，长度5米，所述第二天线802、所述第三天线803及所述第四天线804由18个振子组成，长度4米。所述天线支撑结构采用金属件以增加支撑强度，所述第一天线801、所述第二天线802、所述第三天线803及所述第四天线804均采用玻璃钢结构与金属件连接。
在上述内容的基础上，进一步所述第一极化控制单元701、所述第二极化控制单元702、所述第三极化控制单元703及所述第四极化控制单元704 均由同频合路器和电子开关组成，把输入信号分为两个互为等幅且具有90°相位差的信号，分别安装在所述第一天线801、所述第二天线802、所述第三天线803及所述第四天线804的天线尾端，所述电子开关分别安装在所述天线支撑结构上。
天线支撑架采用金属结构以增加支撑强度，四根天线采用玻璃钢结构与金属架连接，避免信号受到干扰。
信号收发控制6器由多个电子开关和组成，通过软件控制电子开关的通断状态，设备安装在室外支撑架上，并做好固定和防水。
逻辑控制单元5采用标准1U机架式结构，由电子开关、控制逻辑设备和软件组成，通过网口与工控机相连，通过软件实时控制系统的工作频段、旋向和收发模式，结构上和工作状态并有对应指标灯显示。
通过与多颗卫星的测试，验证了系统的灵活性和稳定性，系统性能满足测控需求，能够确保与不同的UV频段卫星通信。
本发明提供的一种多频段UV测控系统具有以下优点：本测控系统，一套测控系统能够代替多套测控系统使用，大大增加了测控系统的灵活性和可扩展性，系统支持4段频段范围的信号收发，工作模式切换方便，功能强大，覆盖频率范围广，适应能力强，工作稳定，能够满足不同的UV频段卫星测控需求。
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本发明的保护范围。
需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种多频段UV测控系统，其特征在于，包括第一天线、第二天线、第三天线、第四天线、第一极化控制单元、第二极化控制单元、第三极化控制单元、第四极化控制单元、天线支撑结构、旋转平台、信号收发控制器、接收通道、发射通道、逻辑控制单元、供电单元、测控基带；所述第一天线、所述第二天线、所述第三天线及所述第四天线进行组阵，满足4个频率范围测控；所述第一极化控制单元、所述第二极化控制单元、所述第三极化控制单元及所述第四极化控制单元分别对应安装在所述第一天线、所述第二天线、所述第三天线及所述第四天线的天线尾端，并分别安装在所述天线支撑结构上；所述信号收发控制器安装在支撑架上通过所述接收通道、所述发射通道与测控基带相连接；所述逻辑控制单元与所述第一极化控制单元、所述第二极化控制单元、所述第三极化控制单元及所述第四极化控制单元相连接，并通过所述供电单元与所述测控基带相连接; 所述信号收发控制器和逻辑控制单元用于实现天线工作的逻辑控制，逻辑控制单元采用标准1U机架式设备，满足所述第一天线、所述第二天线、所述第三天线及所述第四天线在任意旋向的信号收发；所述信号收发控制器由多个电子开关排列组合;所述第一天线为137MHz~150MHz频率范围的天线；所述第二天线为255MHz~275MHz频率范围的天线；所述第三天线为400MHz~460MHz频率范围的天线；所述第四天线为460MHz~485MHz频率范围天线;所述第一天线、所述第二天线、所述第三天线及所述第四天线分别由天线支撑结构固定，每根天线支持双极化，由三种振子组成，包括反射振子、有源振子和引向振子，所述振子采用V振子和H振子互相垂直合成。
2.根据权利要求1所述的测控系统，其特征在于，所述第一天线由12根振子组成，长度为5米，所述第二天线、所述第三天线及所述第四天线由18个振子组成，长度为4米。
3.根据权利要求2所述的测控系统，其特征在于，所述天线支撑结构采用金属件以增加支撑强度，所述第一天线、所述第二天线、所述第三天线及所述第四天线均采用玻璃钢结构与金属件连接。
4.根据权利要求1-3任一所述的测控系统，所述第一极化控制单元、所述第二极化控制单元、所述第三极化控制单元及所述第四极化控制单元均由同频合路器和电子开关组成，把输入信号分为两个互为等幅且具有90°相位差的信号，分别安装在所述第一天线、所述第二天线、所述第三天线及所述第四天线的天线尾端，所述电子开关分别安装在所述天线支撑结构上。
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| 基于SDR的超短波测控系统实现;单福悦 等;《遥测遥控》;20160915;第37卷(第5期);第1-2小节、图1、图2 * |
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