CN114744416B - 一种快速更换ku或ka通信组件的天线及其更换方法 - Google Patents

一种快速更换ku或ka通信组件的天线及其更换方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种快速更换KU或KA通信组件的天线及其更换方法，包括天线面，天线面左右两侧铰接天线面左分瓣和天线面右分瓣，天线面的背面一体化设置有电气箱，天线面的两侧设置有射频收发组件支架，射频收发组件支架上安装射频收发组件，射频收发组件包括KA射频收发组件和KU射频收发组件，天线面背架两侧通过方位俯仰传动机构连接三脚架；射频收发组件支架上设有收发组件定位销钉、收发组件固定块、射频收发组件转动轴、射频收发组件回收位置锁定销钉、气弹簧拉杆；本发明具有重量轻，对星速度快，架设方便，能够快速的更换KA或KU通信组件实现不同频段的通信，且能够通过识别所接入的通信组件实现自动切换相应控制系统的功能。

Description

一种快速更换KU或KA通信组件的天线及其更换方法
技术领域
本发明属于卫星通信技术领域，具体涉及一种快速更换KU或KA通信组件的天线，还涉及一种快速更换KU或KA通信组件的天线的更换方法。
背景技术
随着以“中星16”KA通信卫星和“亚太6D”KU通信卫星为代表的高通量通信卫星的发射，卫星通信迎来了跨时代的发展。由于多点波束技术的应用，实现了以小口径的天线来完成高带宽的网络应用，卫星通信也迈入了“5G”时代。现有卫星通信天线在实现KA或KU通信的过程中，由于通信频率相差较大，虽然KA的天线反射面能够兼容KU频段，但由于通信收发组件相差过大（KA为圆极化，KU为线极化），在现有应用中，要实现两种不同频段的通信一般都采用两套天线，KU和KA的天线不能互用，在用户有多频段通信需求下增加了用户的采购成本和造成了资源的浪费。而且天线面多采用多瓣搭扣拼装方式，分散组装零件较多，天线架设时有一定的时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速更换KU或KA通信组件的天线及其更换方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种快速更换KU或KA通信组件的天线，包括天线面，所述天线面左右两侧铰接天线面左分瓣和天线面右分瓣，天线面的背面一体化设置有电气箱，天线面的两侧设置有射频收发组件支架，所述射频收发组件支架上安装射频收发组件，所述射频收发组件包括KA射频收发组件和KU射频收发组件，天线面背架两侧通过方位俯仰传动机构连接三脚架；
所述射频收发组件支架上设有收发组件定位销钉、收发组件固定块、射频收发组件转动轴、射频收发组件回收位置锁定销钉、气弹簧拉杆，所述射频收发组件支架的一端通过射频收发组件转动轴转动连接收发组件固定块，所述射频收发组件转动轴的一侧设置射频收发组件回收位置锁定销钉，所述收发组件定位销钉的一端设置在收发组件固定块的一端，所述射频收发组件支架连接气弹簧拉杆的一端，气弹簧拉杆的另一端连接天线面的背面。
优选的，所述方位俯仰传动机构连包括俯仰回收位置传感器、方位传动组件、方位传动组件安装板、俯仰传动组件、俯仰传动组件安装板和俯仰手动手轮，所述天线面背架两侧转动连接俯仰传动组件安装板，所述俯仰传动组件安装板的一端内侧安装俯仰传动组件，所述俯仰传动组件驱动天线面俯仰旋转，俯仰传动组件安装板与方位传动组件安装板连接，方位传动组件安装板中间连接有方位传动组件，所述方位传动组件驱动方位传动组件安装板左右旋转，所述俯仰手动手轮安装在俯仰传动组件安装板的另一端面上，俯仰手动手轮用于手动调节天线面俯仰角度。
优选的，所述KA射频收发组件包括KA馈源，KA收发一体机，KA极化位置传感器、KA收发组件手拧螺丝和KA收发组件安装板，所述KA收发组件安装板的两侧分别安装KA馈源和KA收发一体机，所述KA极化位置传感器设置在KA收发组件安装板上且与KA馈源设置在同一侧，所述KA收发组件手拧螺丝设置在KA收发组件安装板的两侧。
优选的，所述KU射频收发组件包括KU馈源、KU极化角度调整电机、KU上变频放大器、KU下变频放大器、双工器、KU极化角度传感器、KU极化角度调节齿轮、KU收发组件手拧螺丝和KU收发组件安装板，所述KU馈源、KU极化角度调整电机、KU上变频放大器、KU下变频放大器、双工器、KU极化角度传感器、KU极化角度调节齿轮均安装在KU收发组件安装板上，所述KU收发组件手拧螺丝对称设置在KU收发组件安装板的两侧。
优选的，所述天线面采用0.55m抛物面天线，天线面兼容KU和KA两种频段。
一种快速更换KU或KA通信组件的天线的更换方法，包括如下步骤：
当需要使用KA控制系统时，将KA收发组件安装板上的定位孔对准收发组件定位销钉，整体插入定位后，拧紧KA收发组件手拧螺丝，将KA射频收发组件整体固定在收发组件固定块上；
将信号线插头和插座A对接，TX插头和TX插座B连接，RX插头和RX插座C连接；
控制系统检测到插座A短路，控制系统自动切换至KA控制系统；
当要使用KU控制系统时，将KU收发组件安装板上的定位孔对准收发组件定位销钉，整体插入定位后，拧紧KU收发组件手拧螺丝，将KU射频收发组件整体固定在收发组件固定块上；
将信号线插头和插座a对接，TX插头和TX插座b连接，RX插头和RX插座c连接；
控制系统检测到插座A断路，控制系统自动切换至KU控制系统。
优选的，所述KA控制系统和KU控制系统切换后，显示屏上的操作画面进行自动切换。
优选的，将插座A和插座a的1脚、2脚定义为通用引脚，分别为电源的正和负，将3脚定义为识别引脚，在插座A中3脚和2脚短路连接，在插座a中3脚和2脚断路。
优选的，所述控制系统用于切换KA控制系统和KU控制系统。
优选的，所述插座A为KA射频收发组件的信号插座，所述插座a为KU射频收发组件的信号插座。
本发明的技术效果和优点：
1、天线面采用等效0.55m口径天线面，兼容KU/KA两种频段，通过更换不同频段的射频组件来实现KU和KA频段的通信，并且控制系统能自动识别更换的射频组件类型；
2、天线底座支架采用可折叠收纳碳纤维三脚架结构，在保证强度的同时又减轻了重量，而且具备15cm左右的涉水深度；
3、天线方位、俯仰采用电动全自动对星，并且带有防风锁紧旋钮；
4、天线面采用折叠铰链式设计，免去了传统的多瓣拼装环节，大大节省了架设时间和增强了天线的整体性；
5、天线控制器和卫星调制解调器和内置设备等放置在天线面的背部，避免了太阳的直晒和优化了天线的配重。
附图说明
图1为使用KA射频收发组件的天线立体图；
图2为KA射频收发组件回收状态示意图；
图3为使用KU射频收发组件的天线立体图；
图4为KU射频收发组件回收状态示意图；
图5为方位、俯仰传动结构局部立体图；
图6为KA射频收发组件安装示意图；
图7为KA射频收发组件安装完成接线示意图；
图8为KU射频收发组件安装示意图；
图9为KU射频收发组件安装完成接线示意图；
图10为KA射频收发组件回收局部放大图；
图11为KU射频收发组件回收局部放大图；
图12为KA频段天线回收完成示意图；
图13为KU频段天线回收完成示意图；
图14为KA射频收发组件的信号插座示意图；
图15为KU射频收发组件的信号插座示意图；
图16为信号线插头示意图；
图17为KA控制系统和KU控制系统切换原理图。
图中：1、天线面；1-1、天线面左分瓣；1-2、天线面右分瓣；2、显示屏；3、电气箱；4、方位俯仰传动机构；4-1、俯仰回收位置传感器；4-2、方位传动组件；4-3、方位传动组件安装板；4-4、俯仰传动组件；4-5、俯仰传动组件安装板；4-6、俯仰手动手轮；5、三脚架；5-1、三脚架固定支撑杆；5-2、三脚架转动支撑杆；6、射频收发组件支架；6-1、收发组件定位销钉；6-2、收发组件固定块；6-3、射频收发组件转动轴；6-4、射频收发组件回收位置锁定销钉；6-5、气弹簧拉杆；7、KA射频收发组件；7-1、KA收发组件安装板；7-2、KA收发组件手拧螺丝；7-3、KA极化位置传感器；7-4、KA收发一体机；7-5、KA馈源；8、KU射频收发组件；8-1、KU收发组件安装板；8-2、KU收发组件手拧螺丝；8-3、KU极化角度调节齿轮；8-4、KU极化角度传感器；8-5、双工器；8-6、KU下变频放大器；8-7、KU上变频放大器；8-8、KU极化角度调整电机；8-9、KU馈源。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供了如图1-13所示的一种快速更换KU或KA通信组件的天线，包括天线面1，所述天线面1采用0.55m抛物面天线，天线面1兼容KU/KA两种频段，通过更换KA射频收发组件7和KU射频收发组件8来实现不同频段的通信，其结构主要以铝材和碳纤维为主。
如图1、12、13，所述天线面1左右两侧铰接天线面左分瓣1-1和天线面右分瓣1-2，天线面1的背面一体化设置有电气箱3，天线面1的两侧设置有射频收发组件支架6，所述射频收发组件支架6上安装射频收发组件，所述射频收发组件包括KA射频收发组件7和KU射频收发组件8，天线面1背架两侧通过方位俯仰传动机构4连接三脚架5，所述三脚架5包括一个三脚架固定支撑杆5-1、两个三脚架转动支撑杆5-2和三脚架底座，三脚架固定支撑杆5-1固定设置在三脚架底座上，三脚架转动支撑杆5-2可以转动设置在三脚架底座上，便于折叠收纳；
如图6、8、10、11，所述射频收发组件支架6上设有收发组件定位销钉6-1、收发组件固定块6-2、射频收发组件转动轴6-3、射频收发组件回收位置锁定销钉6-4、气弹簧拉杆6-5，所述射频收发组件支架6的一端通过射频收发组件转动轴6-3转动连接收发组件固定块6-2，所述射频收发组件转动轴6-3的一侧设置射频收发组件回收位置锁定销钉6-4，所述收发组件定位销钉6-1的一端设置在收发组件固定块6-2的一端，所述射频收发组件支架6连接气弹簧拉杆6-5的一端，气弹簧拉杆6-5的另一端连接天线面1的背面。
如图5，所述方位俯仰传动机构4连包括俯仰回收位置传感器4-1、方位传动组件4-2、方位传动组件安装板4-3、俯仰传动组件4-4、俯仰传动组件安装板4-5和俯仰手动手轮4-6，方位传动组件4-2和俯仰传动组件4-4均为电机齿轮组，用于驱动旋转，所述天线面1背架两侧转动连接俯仰传动组件安装板4-5，所述俯仰传动组件安装板4-5的一端内侧安装俯仰传动组件4-4，所述俯仰传动组件4-4驱动天线面1俯仰旋转，俯仰传动组件安装板4-5与方位传动组件安装板4-3连接，方位传动组件安装板4-3中间连接有方位传动组件4-2，所述方位传动组件4-2驱动方位传动组件安装板4-3左右旋转，所述俯仰手动手轮4-6安装在俯仰传动组件安装板4-5的另一端面上，俯仰手动手轮4-6用于手动调节天线面1俯仰角度。
如图6，所述KA射频收发组件7包括KA馈源7-5，KA收发一体机7-4，KA极化位置传感器7-3、KA收发组件手拧螺丝7-2和KA收发组件安装板7-1，所述KA收发组件安装板7-1的两侧分别安装KA馈源7-5和KA收发一体机7-4，所述KA极化位置传感器7-3设置在KA收发组件安装板7-1上且与KA馈源7-5设置在同一侧，所述KA收发组件手拧螺丝7-2设置在KA收发组件安装板7-1的两侧。
如图8，所述KU射频收发组件8包括KU馈源8-9、KU极化角度调整电机8-8、KU上变频放大器8-7、KU下变频放大器8-6、双工器8-5、KU极化角度传感器8-4、KU极化角度调节齿轮8-3、KU收发组件手拧螺丝8-2和KU收发组件安装板8-1，所述KU馈源8-9、KU极化角度调整电机8-8、KU上变频放大器8-7、KU下变频放大器8-6、双工器8-5、KU极化角度传感器8-4、KU极化角度调节齿轮8-3均安装在KU收发组件安装板8-1上，所述KU收发组件手拧螺丝8-2对称设置在KU收发组件安装板8-1的两侧。
本发明还提供了一种快速更换KU或KA通信组件的天线的更换方法，如图14所示，KA射频收发组件7的信号插座为插座A，如图15，KU射频收发组件8的信号插座为插座a；将插座A和插座a的1脚、2脚定义为通用引脚，分别为电源的正和负，将3脚定义为识别引脚，在插座A中3脚和2脚短路连接，在插座a中3脚和2脚断路；信号线插头①为图16所示插头；控制系统用于切换KA控制系统和KU控制系统，控制系统的MCU内还存有KA控制系统和KU控制系统两套控制程序；控制系统的MCU判别插头引脚的高低电平，以及操作界面的切换。
包括如下步骤：
步骤一，当需要使用KA控制系统时，将KA收发组件安装板7-1上的定位孔对准收发组件定位销钉6-1，整体插入定位后，拧紧KA收发组件手拧螺丝7-2，将KA射频收发组件7整体固定在收发组件固定块6-2上；
步骤二，将信号线插头①和插座A对接，TX插头②和TX插座B连接，RX插头③和RX插座C连接；
步骤三，控制系统检测到插座A短路，控制系统自动切换至KA控制系统；
步骤四，当要使用KU控制系统时，将KU收发组件安装板8-1上的定位孔对准收发组件定位销钉6-1，整体插入定位后，拧紧KU收发组件手拧螺丝8-2，将KU射频收发组件8整体固定在收发组件固定块6-2上；
步骤五，将信号线插头①和插座a对接，TX插头②和TX插座b连接，RX插头③和RX插座c连接；
步骤六，控制系统检测到插座A断路，控制系统自动切换至KU控制系统。
所述KA控制系统和KU控制系统切换后，显示屏2上的操作画面进行自动切换。
KA控制系统和KU控制系统切换原理如图17所示，通过判断2号、3号引脚是否导通，若导通，控制系统切换到KA控制系统并读取KA引脚电路信号，若不导通控制系统自动切换至KU控制系统并读取KU引脚电路信号，显示屏设置对星参数完成对星操作。
当对星完成时，如图10、图11所示，先将KA射频收发组件7或KU射频收发组件8绕射频收发组件转动轴6-3翻转，转至收藏位，然后插入射频收发组件回收位置锁定销钉6-4固定，然后点击“回收”按钮，天线面1在俯仰传动组件4-4的带动下往下运动，将射频收发组件支架6和射频收发组件落在三脚架固定支撑杆5-1上，天线面继续向下运动，直到检测到俯仰回收位置传感器4-1导通，完成回收过程；折叠天线面1左右两侧的天线面左分瓣1-1和天线面右分瓣1-2，将三脚架转动支撑杆5-2转入收藏位，至此完成收藏过程。
KA射频收发组件7回收后如图12、KU射频收发组件8回收后如图13。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种快速更换KU或KA通信组件的天线的更换方法，所述天线包括天线面，其特征在于，所述天线面左右两侧铰接天线面左分瓣和天线面右分瓣，天线面的背面一体化设置有电气箱，天线面的两侧设置有射频收发组件支架，所述射频收发组件支架上安装射频收发组件，所述射频收发组件包括KA射频收发组件和KU射频收发组件，天线面背架两侧通过方位俯仰传动机构连接三脚架；
所述射频收发组件支架上设有收发组件定位销钉、收发组件固定块、射频收发组件转动轴、射频收发组件回收位置锁定销钉、气弹簧拉杆，所述射频收发组件支架的一端通过射频收发组件转动轴转动连接收发组件固定块，所述射频收发组件转动轴的一侧设置射频收发组件回收位置锁定销钉，所述收发组件定位销钉的一端设置在收发组件固定块的一端，所述射频收发组件支架连接气弹簧拉杆的一端，气弹簧拉杆的另一端连接天线面的背面；
所述天线面采用0.55m抛物面天线，天线面兼容KU和KA两种频段；
所述天线的更换方法包括如下步骤：
1）当需要使用KA控制系统时，将KA收发组件安装板上的定位孔对准收发组件定位销钉，整体插入定位后，拧紧KA收发组件手拧螺丝，将KA射频收发组件整体固定在收发组件固定块上；
2）将信号线插头和插座A对接，TX插头和TX插座B连接，RX插头和RX插座C连接；
3）控制系统检测到插座A短路，控制系统自动切换至KA控制系统；
4）当要使用KU控制系统时，将KU收发组件安装板上的定位孔对准收发组件定位销钉，整体插入定位后，拧紧KU收发组件手拧螺丝，将KU射频收发组件整体固定在收发组件固定块上；
5）将信号线插头和插座a对接，TX插头和TX插座b连接，RX插头和RX插座c连接；
6）控制系统检测到插座A断路，控制系统自动切换至KU控制系统；
所述插座A为KA射频收发组件的信号插座，所述插座a为KU射频收发组件的信号插座；
将插座A和插座a的1脚、2脚定义为通用引脚，分别为电源的正和负，将3脚定义为识别引脚，在插座A中3脚和2脚短路连接，在插座a中3脚和2脚断路；
通过判断2脚、3引脚是否导通，若导通，控制系统切换到KA控制系统并读取KA引脚电路信号，若不导通控制系统自动切换至KU控制系统并读取KU引脚电路信号。
2.根据权利要求1所述的一种快速更换KU或KA通信组件的天线的更换方法，其特征在于：所述方位俯仰传动机构连包括俯仰回收位置传感器、方位传动组件、方位传动组件安装板、俯仰传动组件、俯仰传动组件安装板和俯仰手动手轮，所述天线面背架两侧转动连接俯仰传动组件安装板，所述俯仰传动组件安装板的一端内侧安装俯仰传动组件，所述俯仰传动组件驱动天线面俯仰旋转，俯仰传动组件安装板与方位传动组件安装板连接，方位传动组件安装板中间连接有方位传动组件，所述方位传动组件驱动方位传动组件安装板左右旋转，所述俯仰手动手轮安装在俯仰传动组件安装板的另一端面上，俯仰手动手轮用于手动调节天线面俯仰角度。
3.根据权利要求1所述的一种快速更换KU或KA通信组件的天线的更换方法，其特征在于：所述KA射频收发组件包括KA馈源，KA收发一体机，KA极化位置传感器、KA收发组件手拧螺丝和KA收发组件安装板，所述KA收发组件安装板的两侧分别安装KA馈源和KA收发一体机，所述KA极化位置传感器设置在KA收发组件安装板上且与KA馈源设置在同一侧，所述KA收发组件手拧螺丝设置在KA收发组件安装板的两侧。
4.根据权利要求1所述的一种快速更换KU或KA通信组件的天线的更换方法，其特征在于：所述KU射频收发组件包括KU馈源、KU极化角度调整电机、KU上变频放大器、KU下变频放大器、双工器、KU极化角度传感器、KU极化角度调节齿轮、KU收发组件手拧螺丝和KU收发组件安装板，所述KU馈源、KU极化角度调整电机、KU上变频放大器、KU下变频放大器、双工器、KU极化角度传感器、KU极化角度调节齿轮均安装在KU收发组件安装板上，所述KU收发组件手拧螺丝对称设置在KU收发组件安装板的两侧。
5.根据权利要求1所述的一种快速更换KU或KA通信组件的天线的更换方法，其特征在于：所述KA控制系统和KU控制系统切换后，显示屏上的操作画面进行自动切换。
6.根据权利要求1所述的一种快速更换KU或KA通信组件的天线的更换方法，其特征在于：所述控制系统用于切换KA控制系统和KU控制系统。
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