CN112564776A - 一种轻小型卫星通信便携站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻小型卫星通信便携站，包括平面阵列天线、金属腔体，天线极化旋转结构，电动顶杆，操控面板，滑动支撑架以及圆环形转盘；金属腔体安装固定在平面阵列天线背面，金属腔体含低噪声下变频器模块、上变频功率放大器模块以及平面阵列天线姿态角测量装置；天线极化旋转结构实现平面阵列天线旋转；电动顶杆调整平面阵列天线的俯仰角度；操控面板设有锂电池包、电池管理电路板、卫星信号处理电路板、液晶显示屏以及操作按钮键盘，面板侧边设有电源接口、外部设备接口和WIFI天线；滑动支撑架将操控面板支起，圆环形转盘调整平面阵列天线的方位角度。该卫星通信便携站具有伺服调整功能，能够自动对星、快速配置响应且体积小。

Description

一种轻小型卫星通信便携站

技术领域

本发明属于卫星通信设备技术领域，特别是涉及一种轻小型卫星通信便携站。

背景技术

便携式卫星通信设备在应急救灾救援中应用广泛，现有的卫星通信便携站大都采用抛物面天线，该天线积大，不易与低噪声下变频模块以及上变频功率放大器模块集成，若有伺服结构也较为复杂，集成度低，重量大，安装操作复杂度高，在户外不易移动背负携带。另外，一些集成平板阵列天线的卫星背负站一体机无集成可视化操作界面，交互界面不直观，或者需要额外的手持移动设备进行配置，需要通过手动调整天线位置来进行对星，没有伺服机械结构配合自动完成对星，短时间内无法快速搭建响应。基于以上举例的实际存在的问题，如何让便携站具有伺服调整功能、能够自动对星、快速配置响应并且体积小是本发明需要解决的技术问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种轻小型卫星通信便携站，克服了现有技术中的不足,实现了具有自动对星功能、体积小、轻薄的以及部署简单可靠的卫星通信便携站。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种轻小型卫星通信便携站，包括平面阵列天线，还包括金属腔体，天线极化旋转结构，电动顶杆，操控面板，滑动支撑架以及圆环形转盘；所述金属腔体安装固定在平面阵列天线背面，金属腔体内含有低噪声下变频器模块、上变频功率放大器模块以及姿态角测量装置；所述天线极化旋转结构与金属腔体连接，用于实现平面阵列天线旋转；所述电动顶杆安装在操控面板上并与天线极化旋转结构连接，用于调整平面阵列天线的的俯仰角度；所述操控面板设有锂电池包以及电池管理电路板、卫星信号处理电路板、液晶显示屏以及操作按钮键盘，操控面板侧边设有电源接口、外部设备接口和WIFI天线；所述滑动支撑架以及圆环形转盘安装在操控面板背面，滑动支撑架用于将操控面板支起，圆环形转盘用于调整平面阵列天线的方位角度。

进一步的，所述姿态角测量装置用于辅助获取平面阵列天线的方位角度以及俯仰角度，姿态角测量装置采用但不限于九轴惯性测量单元。

进一步的，所述平面阵列天线、金属腔体和天线极化旋转结构构成一个整体并可拆卸的安装在操控面板上方；所述圆环形转盘与金属滑动杆可收合的安装在操控面板背面。

进一步的，所述天线极化旋转结构包括带有旋转阻尼结构的旋转座，金属腔体安装在旋转座上并可围绕旋转座进行旋转；在旋转平面阵列天线的同时，其极化角度通过惯性传感器获得并显示在液晶显示屏上，该极化角在操作平面阵列天线旋转过程中逐渐靠近理论计算值。

进一步的，所述天线极化旋转结构旋转座具有圆孔，金属腔体设有与旋转座圆孔相适配的环形凸起，通过将环形凸起嵌入环形旋转座圆孔中，使得金属腔体可围绕旋转座圆孔中心自由转动；所述旋转阻尼结构包括设置在旋转座侧面上的锁紧螺丝孔、安装在锁紧螺丝孔内的锁紧螺丝、设置在旋转座圆孔的旋转座弹性阻尼垫片。

进一步的，所述圆环形转盘通过伺服电机驱动，实现平面阵列天线的方位角度调整，圆环形转盘与伺服电机之间通过但不限于皮带传动结构连接。

进一步的，所述皮带传动结构包括同步带轮、同步带、被动传动金属转盘，所述圆环形转盘包含有圆环形转盘下盖板以及圆环形转盘上盖板，圆环形转盘上盖板和圆环形转盘下盖板扣合在一起，组成转盘主体，同步带轮、同步带和被动传动金属转盘设置在圆环形转盘上盖板和圆环形转盘下盖板之间，被动传动金属转盘通过中间有固定孔与支撑座固定连接，同步带轮与圆环形转盘上盖板和圆环形转盘下盖板组成的转盘主体相对固定，由伺服电机带动同步带轮进行转动，同步带绕置于同步带轮与被动传动金属转盘外侧。

进一步的，所述滑动支撑架采用但不限于金属滑杆后支撑结构；所述金属滑杆后支撑结构包括金属滑动杆，圆环形转盘一侧与操控面板转动连接，圆环形转盘另一侧与金属滑动杆固定端转动连接，金属滑动杆滑动端与操控面板背面的滑槽滑动连接。

进一步的，所述平面阵列天线的的俯仰角度调整范围为0～90度；所述电动顶杆可通过可拆卸螺丝与天线极化旋转结构连接或收纳到操控面板的电动顶杆收纳槽内。

进一步的，所述外部设备接口包括以太网接口、电话机接口、通用异步串行接口、视频接口、音频输入接口、耳机接口、音频输出接口、USB接口、USB-OTG接口、中频发射接口、中频接收接口、通用异步串行接口，上述接口均具有防水功能。

有益效果：该轻小型卫星通信便携站的天线面板与操控面板可分离，体积极为紧凑，重量轻，带伺服控制，便携性强，使用简易方便。

附图说明

图1是本发明轻小型卫星通信便携站的工作状态立体示意图一；

图2是本发明轻小型卫星通信便携站的工作状态立体示意图二；

图3是天线面板、金属腔体和天线极化旋转结构爆炸示意图；

图4是操控面板示意图；

图5是圆环形转盘爆炸示意图；

图6是图5所述圆环形转盘中转动齿轮示意图；

图7是本发明完全收起时侧边接口示意图；

图8是本发明完全收起时底部示意图；

图9是本发明列举皮带传动结构示意图；

图10是本发明旋转座阻尼旋转结构示意图。

图中，1.平板阵列天线，2.金属腔体，3.天线极化旋转结构，4.电动顶杆，5.操控面板，6.圆环形转盘，7.金属滑动杆，21.环形凸起，31.旋转座，32.旋转座弹性阻尼垫片，33.环形金属盖板，34.顶杆连接件，35.锁紧螺丝，36.锁紧螺丝孔，51.电池盒盖板，52.电源线屏蔽盒，53.液晶显示屏，54.键盘按键，55.GPS天线，56.旋转手轮，57.电源接口，58.数据接口，59.WIFI天线，61.同步带轮，62.转盘弹性阻尼垫片，63.同步带，64.被动传动金属转盘，65.圆环形转盘上盖板，66.圆环形转盘下盖板。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

图1和2是本发明轻小型卫星通信便携站的整体工作状态示意图，该轻小型卫星通信便携站包含有平面阵列天线1、金属腔体2、天线极化旋转结构3、电动顶杆4、操控面板5、圆环形转盘6和金属滑动杆7。所述以上部件可通过电动和机械调整方式完全收起至图7所示状态。

金属腔体2安装固定在平面阵列天线1背面，金属腔体2中安装有低噪声下变频器模块、上变频功率放大器模块以及姿态角测量装置，低噪声下变频器模块与上变频功率放大器模块通过射频接头与平板阵列天线1连接。姿态角测量装置用于辅助获取平面阵列天线1的方位角度以及俯仰角度，姿态角测量装置包括但不限于九轴惯性测量单元。

操控面板5一侧包含有锂电池包以及电源管理电路板，另一侧包含有卫星信号处理电路板、液晶显示屏53以及操作按钮键盘。

平面阵列天线1、金属腔体2和天线极化旋转结构3构成一个整体并可拆卸的安装在操控面板5上方。圆环形转盘6与金属滑动杆7可收合的安装在操控面板5背面。天线极化旋转结构3与操控面板5在侧边通过可拆卸螺丝连接，因此平面阵列天线1、金属腔体2与天线极化旋转结构3所构成的整体可与操控面板5、圆环形转盘6和金属滑动杆7构成的整体分离。本发明轻小型卫星通信便携站集成度高，功能齐全，可整体携带，也可拆卸，体积紧凑，便携性强。

图3是天线极化旋转结构3与金属腔体2连接方式爆炸分解图。金属腔体2固定在平板阵列天线1背面，金属腔体2的中频发射接口和频接收接口与操控面板5侧边的中频发射接口和中频接收接口通过射频电缆连接，金属腔体2的惯性测量单元通信接口与操控面板5侧边的通用异步串行接口通过电缆连接。

天线极化旋转结构3包括旋转座31，金属腔体2安装在旋转座31上并可围绕旋转座31进行旋转。金属腔体2旋转功能主要是针对不同的卫星天线极化方式，通过旋转平面阵列天线1与金属腔体2构成的整体来调整到需要的角度，旋转角度范围为0～360度，能够应用到不同的实际场景中。

本实施例中，天线极化旋转结构3的旋转座31上部具有圆孔，金属腔体2设有与旋转座31圆孔相适配的环形凸起21，通过将环形凸起21嵌入旋转座31圆孔中，使得金属腔体2可围绕旋转座31圆孔中心自由转动，天线极化旋转结构3还设有环形金属盖板33，用于将环形凸起21限制于环形旋转座31中，环形金属盖板33前部卡入金属腔体2的环形凸起21中，环形金属盖板33后部外径大于旋转座31圆孔外径，并通过与环形凸起21通过螺栓可拆卸的连接。

如图10所示，在旋转座侧面上开设有锁紧螺丝孔35、在锁紧螺丝孔35内安装锁紧螺丝36，通过旋转锁紧螺丝36可将其抵靠于环形凸起21，另外在旋转座31圆孔的环形凹槽内设置旋转座弹性阻尼垫片32，旋转座弹性阻尼垫片32套在环形凸起21和环形金属盖板33外侧，旋转座弹性阻尼垫片32可以避免环形凸起21与旋转座31以及盖板33与旋转座31之间存在的刚性摩擦，也有助于金属腔体2转动过程的平稳性。

通过安装在锁紧螺丝孔35的锁紧螺丝36，以及旋转座31圆孔的旋转座弹性阻尼垫片32，实现旋转座31与环形凸21起之间的阻尼效应，可以保证平面阵列天线1旋转过程的稳定性，旋转结束可以稳定地固定在当前的旋转角度，为稳定地与卫星进行信号连接提供了保障。

在旋转平面阵列天线1的同时，其极化角度通过惯性传感器获得并显示在液晶显示屏53上，该极化角在操作平面阵列天线旋转过程中逐渐靠近理论计算值。

旋转座31设置顶杆连接件34，顶杆连接件34与电动顶杆4通过活动螺丝连接，电动顶杆4由操控面板5中的卫星信号处理电路板进行控制，电动顶杆4的顶杆长度通过内部电机控制可以伸长和收缩，此伸长和收缩过程可以调整平面喇叭阵列天线1的俯仰角度，可调节范围为0～90度。该俯仰角度调整范围适用面广泛，且由软件算法自动调整，自动化程度高，节省对星时间，使用起来较为方便智能。

图4是操控面板5的俯视示意图。操控面板5左侧是操控面板5中的电池盒盖板51，电池盒盖板51下方包含有锂电池包以及电源管理电路板。电源管理电路板能够对锂电池包的充电过程、放电过程进行全方位的管理，对单节锂电池的电压，电量实时监控，保护电池以及保证使用过程中的安全性。

操控面板5右侧是操控面板5中卫星信号处理电路板、液晶显示屏53、GPS天线55以及操作按钮键盘所在区域，其中，液晶显示屏53、GPS天线55、操作按钮键盘依次排布在金属盖板上，GPS天线55用于接收当地的地理位置信息，从而确定目标卫星与便携站之间的俯仰和方位角度，操作按钮键盘包括键盘按键54和旋转手轮56，用实现不同的操作功能，将键盘按键54、旋转手轮56与液晶显示屏53配合使用，为终端用户在使用过程中提供一个直观便捷的交互操作环境，金属盖板下方安置有卫星信号处理电路板。操控面板5右侧下方设有电动顶杆收纳槽，电动顶杆4在便携站结束使用后，可将活动螺丝拆卸与天线极化旋转结构3的顶杆连接件34分离并收纳至操控面板5的电动顶杆收纳槽中。

操控面板5中部设有金属腔体卡槽，在便携站结束使用后，金属腔体2可置于金属腔体卡槽内，操控面板5中部下侧设有电源线屏蔽盒52，用于将电源线以及其他控制线缆封装在一起。

图7是本发明完全收起时状态图，在操控面板5侧边设置电源接口57、外部设备接口58和WIFI天线59，外部设备接口58包括以太网接口、电话机接口、通用异步串行接口、视频接口、音频输入接口、耳机接口、音频输出接口、USB接口、USB OTG接口、中频发射接口、中频接收接口以及通用异步串行接口，上述电源接口57以及外部设备接口58设置在图4所示操控面板5的右侧短边，WIFI天线59设置在图4所示操控面板5的上侧长边。

电源接口57用于便携站的供电和充电，需要搭配与便携站适配的充电器使用。以太网接口用于与个人计算机或服务器进行网络通信，可以进行远程固件升级以及状态监测，为本发明便携站在后续的维护升级过程中提供便利，缩短升级周期。电话机接口用于与固话设备连接或者通过外置适配器接入固话公共网络，丰富便携站的功能，增强便携站的使用灵活性，在不同的应用场景下通过便携站自身的软件选择相应的模式。通用异步串行接口用于与外部的串行通信设备连接，可以灵活配置，实现控制外部设备或者接收外部传感器的数据。所述视频接口可与外部的摄像头连接，采集图像数据到便携站。音频输入接口与音频输出接口可与外部麦克风、喇叭分别进行连接，所述耳机接口可与耳机设备连接，音频接口主要提供语音信号的采集与重建，可实现语音对讲等功能。USB接口与USB OTG接口用于与外部其他USB设备互联，提供丰富的扩展性能。中频发射接口、中频接收接口以及通用异步串行接口分别与金属腔体2上的中频发射接口、中频接收接口以及惯性测量单元通信接口相连，实现中频信号的发射接收以及天线姿态的测算。WIFI天线59用于与移动设备连接，通过移动设备上的应用程序进行便携站与移动设备之间的网络数据通信，增强了便携站的易用性，开放的应用程序接口可以给用户实现各种自定义的功能。以上所述的接口均采用了防水接口或防水处理，接口丰富，功能覆盖多，能够应用在多种使用场景。本发明完全收起时体积极为紧凑，可轻松装入手提箱或者背包，重量轻，携带方便。

图5是圆环形转盘6的爆炸示意图。圆环形转盘6与滑动支撑架组合安装在操控面板5的背面。通过滑动支撑架可将操控面板5支起，便于观察液晶显示屏以及操作键盘按键，所述滑动支撑架包括但不限于金属滑杆后支撑结构。

本实施例中采用金属滑杆后支撑结构，其包括金属滑动杆7，圆环形转盘6一侧与操控面板5转动连接，圆环形转盘6另一侧与金属滑动杆7固定端转动连接，金属滑动杆7滑动端与操控面板5背面的滑槽滑动连接。

在便携站使用时，通过金属滑动杆7滑动端沿操控面板5背面滑槽滑动，可以将设备支撑起来，这种后支撑结构也不局限于这一种实现方案。在设计的时候会保证面板5的倾斜角度能够支持天线面板1的俯仰角度满足0～90度范围，金属滑动杆7与圆环形转盘6、操控面板5构成一个三角形的支撑结构，便于平面阵列天线1俯仰角度以及方位角度的调整。

如图8所示，在便携站收起时，金属滑动杆7滑动端通过转动至靠近圆环形转盘6与操控面板5连接的一侧，将圆环形转盘6与金属滑动杆7收合并贴至操控面板5背面。

同步带轮61如图6所示，圆环形转盘6通过伺服电机驱动，实现平面阵列天线1的方位角度调整，圆环形转盘6与伺服电机之间通过但不限于皮带传动结构连接。

如图5和9所示，本实施例中的皮带传动结构包括同步带轮61、同步带63、被动传动金属转盘64。圆环形转盘6包含有圆环形转盘下盖板66以及圆环形转盘上盖板65。圆环形转盘上盖板65和圆环形转盘下盖板66扣合在一起，组成转盘主体，同步带轮61、同步带63和被动传动金属转盘64设置在圆环形转盘上盖板65和圆环形转盘下盖板66之间，被动传动金属转盘64通过中间有固定孔与支撑座固定连接。

同步带轮61与圆环形转盘上盖板65和圆环形转盘下盖板66组成的转盘主体相对固定，由伺服电机带动同步带轮61进行转动，同步带63绕置于同步带轮61与被动传动金属转盘64外侧从而组成皮带传动结构。当伺服电机驱动同步带轮61时，由于被动传动金属转盘64是固定在支撑座上的，所以同步带轮61会在其与同步带63、被动传动金属转盘64组成的皮带传动结构作用下，带动圆环形转盘6围绕被动传动金属转盘64进行同步旋转，圆环形转盘6时带动便携站整体进行水平方向的转动，用于调整平面阵列天线1方位角度，方位角度调整范围为0～360度。便携站方位角度由软件算法控制伺服电机进行调整，自动化程度高，操作简单，支持快速部署并投入使用。

本实施例中，支撑座可以采用但不限于摄影摄像装置的三脚架。被动传动金属转盘64与圆环形转盘下盖板66以及圆环形转盘上盖板67之间设置转盘弹性阻尼垫片62，从而提高圆环形转盘6转动时的稳定性。

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为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种轻小型卫星通信便携站，包括平面阵列天线，其特征在于：还包括金属腔体，天线极化旋转结构，电动顶杆，操控面板，滑动支撑架以及圆环形转盘；所述金属腔体安装固定在平面阵列天线背面，金属腔体内含有低噪声下变频器模块、上变频功率放大器模块以及姿态角测量装置；所述天线极化旋转结构与金属腔体连接，用于实现平面阵列天线旋转；所述电动顶杆安装在操控面板上并与天线极化旋转结构连接，用于调整平面阵列天线的的俯仰角度；所述操控面板设有锂电池包、电池管理电路板、卫星信号处理电路板、液晶显示屏以及操作按钮键盘，操控面板侧边设有电源接口、外部设备接口和WIFI天线；所述滑动支撑架以及圆环形转盘安装在操控面板背面，滑动支撑架用于将操控面板支起，圆环形转盘用于调整平面阵列天线的方位角度。

2.根据权利要求1所述的一种轻小型卫星通信便携站，其特征在于：所述姿态角测量装置用于辅助获取平面阵列天线的方位角度以及俯仰角度，姿态角测量装置采用但不限于九轴惯性测量单元。

3.根据权利要求1所述的一种轻小型卫星通信便携站，其特征在于：所述平面阵列天线、金属腔体和天线极化旋转结构构成一个整体并可拆卸的安装在操控面板上方；所述圆环形转盘与金属滑动杆可收合的安装在操控面板背面。

4.根据权利要求3所述的一种轻小型卫星通信便携站，其特征在于：所述天线极化旋转结构包括带有旋转阻尼结构的旋转座，金属腔体安装在旋转座上并可围绕旋转座进行旋转；在旋转平面阵列天线的同时，其极化角度通过惯性传感器获得并显示在液晶显示屏上，该极化角在操作平面阵列天线旋转过程中逐渐靠近理论计算值。

5.根据权利要求4所述的一种轻小型卫星通信便携站，其特征在于：所述天线极化旋转结构旋转座具有圆孔，金属腔体设有与旋转座圆孔相适配的环形凸起，通过将环形凸起嵌入环形旋转座圆孔中，使得金属腔体可围绕旋转座圆孔中心自由转动；所述旋转阻尼结构包括设置在旋转座侧面上的锁紧螺丝孔、安装在锁紧螺丝孔内的锁紧螺丝、设置在旋转座圆孔的旋转座弹性阻尼垫片。

6.根据权利要求1所述的轻小型卫星通信便携站，其特征在于：所述圆环形转盘通过伺服电机驱动，实现平面阵列天线的方位角度调整，圆环形转盘与伺服电机之间通过但不限于皮带传动结构连接。

7.根据权利要求6所述的轻小型卫星通信便携站，其特征在于：所述皮带传动结构包括同步带轮、同步带、被动传动金属转盘，所述圆环形转盘包含有圆环形转盘下盖板以及圆环形转盘上盖板，圆环形转盘上盖板和圆环形转盘下盖板扣合在一起，组成转盘主体，同步带轮、同步带和被动传动金属转盘设置在圆环形转盘上盖板和圆环形转盘下盖板之间，被动传动金属转盘通过中间有固定孔与支撑座固定连接，同步带轮与圆环形转盘上盖板和圆环形转盘下盖板组成的转盘主体相对固定，由伺服电机带动同步带轮进行转动，同步带绕置于同步带轮与被动传动金属转盘外侧。

8.根据权利要求7所述的一种轻小型卫星通信便携站，其特征在于：所述滑动支撑架采用但不限于金属滑杆后支撑结构；所述金属滑杆后支撑结构包括金属滑动杆，圆环形转盘一侧与操控面板转动连接，圆环形转盘另一侧与金属滑动杆固定端转动连接，金属滑动杆滑动端与操控面板背面的滑槽滑动连接。

9.根据权利要求1所述的一种轻小型卫星通信便携站，其特征在于：所述平面阵列天线的的俯仰角度调整范围为0～90度；所述电动顶杆可通过可拆卸螺丝与天线极化旋转结构连接或收纳到操控面板的电动顶杆收纳槽内。

10.根据权利要求1所述的一轻小型卫星通信便携站，其特征在于：所述外部设备接口包括以太网接口、电话机接口、通用异步串行接口、视频接口、音频输入接口、耳机接口、音频输出接口、USB接口、USB-OTG接口、中频发射接口、中频接收接口、通用异步串行接口，上述接口均具有防水功能。

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