CN1619880A

CN1619880A - 包括定向辅助设备的接收系统

Info

Publication number: CN1619880A
Application number: CNA2004100952167A
Authority: CN
Inventors: 弗兰克·亚当
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2005-05-25
Also published as: US20050113032A1; JP2005160078A; KR20050049409A

Abstract

本发明是一种无线电波接收系统，包括：室内单元3，装配了接收装置301和用于测量所接收信号强度的装置；室外单元2，通过至少一根同轴电缆5，5’与室内单元3相连，室外单元2安全地附着于必须指向远程发射机的天线1；机械调整装置，用于调整天线定位；辅助装置6，303，用于向操作者提供操作者调整指令并且操作者可以与其交互。本发明也是一种辅助天线定向的方法。

Description

包括定向辅助设备的接收系统

技术领域

本发明涉及一种包括定向辅助设备的接收系统。更具体地，本发明涉及要求高度精确、廉价定向的接收系统，例如，装配了返回信道的用户卫星接收系统。

背景技术

卫星通信系统需要天线与卫星的精确校准以建立链接。C波段(4-6GHz)和Ku波段(11-12GHz)的卫星电视接收系统需要大约1°至2°的定向精确度。所使用的定向技术提供了与卫星大约0.4°的校准调整。该调整是手工的，由专业安装者或个人完成。还已知表示接收强度的信息需要进行这种类型的调整。

对于双向系统，即，带有发射机的系统，定向必须更加精确的原因有两个。第一个原因在于如果定向不精确，则用户终端的发射信道会对邻近的卫星产生干扰并破坏其通信系统。第二个原因在于天线子系统在发射中比在接收中具有更高的增益(以使发射功率最小)，并且因此主波束更窄，从而需要大约0.1°的更精确的定向。

因此，安装者必须执行可能需要昂贵装备的精确定向以便相对于卫星足够精确地定位天线。这种定向操作还可能占用很长时间。

发明内容

本发明提供了一种定向辅助设备以帮助安装者更快地定向天线。为此，辅助装置用于指导安装者获得更精确的调整。辅助装置指导操作者采用附加的测量点并确定要进行的校正。

本发明是一种无线电波接收系统，其包括装配了接收装置和用于测量接收信号强度的装置的室内单元；通过至少一根同轴电缆与室内单元相连的室外单元，所述室外单元安全地附着于必须指向远程发射机的天线上；机械调整装置，用于调整天线的定位；辅助装置，用于向操作者提供操作者调整指令并且操作者可以与其进行交互。

优选地，辅助装置可以包括放置于室内单元的处理装置，用于根据信号强度测量值为操作者产生指令；以及室外模块，能够使操作者接收指令并向室内单元发送调整结束信息。所述室外模块可以包括按钮、头戴式耳机和用于与室内单元相连的连接。可以设计连接，使其与卫星返向信道相连。可以设计连接，使其与室外单元的音频输出。指令可以包括根据强度测量值来合成的预先记录的消息。

本发明还是一种用于接收系统的辅助天线定位方法，在所述接收系统中，进行粗调以获得天线的粗定向，随后进行一系列微调步骤，其中指导操作者采用与粗定向的天线旋转相对应的测量点来确定最优设置。

在粗调步骤序列期间，操作者可以自由地移动天线，同时接收表示所接收信号的强度的信息。表示所接收信号的强度的信息可以是声音幅度和/或根据所接收信号强度的调制频率。

当粗调步骤系列结束时，存储所接收信号强度测量值，微调步骤序列可以包括以下步骤：

-相对于与第一方向中的粗调相对应的位置，在方位角和/或高度方向上旋转可确定的量，并存储所接收信号的强度，

-相对于与第一方向相反的第二方向中的粗调相对应的位置，在方位角和/或高度方向上旋转可确定的量，并存储所接收信号强度，

-根据已所测量的信号强度的存储，计算最优位置并根据所进行的计算向操作者输出调整信息。

可以通过操作员按下发起存储所接收信号强度的按钮来确定每一个旋转步骤的结束。

附图说明

当阅读参考附图的以下描述时，将会更好地理解本发明，并且会显现出本发明的其它具体性质和优点，其中：

图1表示卫星接收系统；

图2在功能上表示本发明的优选实施例；

图3非常详细地表示了图2的实施例。

具体实施方式

图1表示卫星接收系统，其包括包含室外接收单元2的天线1，把接收信号转化为对用户装置4有用的信号的室内接收单元3，以及至少一根连接室外单元2和室内单元3的连接电缆5。本发明的目的是改进天线的定向，特别是针对具有返回信道的接收系统，换句话说，即双向系统。尽管其可以用于单向接收系统，但以下所述的系统是双向系统。

图2详细描述了本发明的实施例，其中，在接收模式中，室外单元2与室内单元3之间的连接经过了用于接收的同轴电缆5并经过用于发射的同轴电缆5’。同轴电缆5’也用于调整天线的位置以缩短要使用的电缆。因此，根据本发明，同轴电缆5’连接到室外模块6而不是室外单元2的返回信道终端(虚线连接所示)。

室外单元2是已知类型的室外单元，例如双向LNB，因此不对其进行详细的描述。室内单元3是例如包括返回信道的用于交互节目的卫星解码器。室内单元3主要包括LNB电源装置300，接收装置301，返回信道装置302以及定向辅助装置303。将电源装置300和接收装置301根据已知技术与接收电缆5相连。电源装置300还包括用于控制LNB的控制装置，例如根据DiSEqC标准。返回信道装置302和定向辅助装置303经过开关304连接到电缆5’。

室外模块6装配了向电缆5’施加短路的按钮600。电容器601将电缆5’的中心连接到耳机602。

图3在结构上更加详细地示出了在微型控制器310附近构造的室内单元3，例如，参考STMicroelectronics生产的STI5516的电路。微型控制器310具有存储器和使其根据构成室内单元3的资源集进行多个控制和处理功能的处理器。微型控制器310还具有多种输入/输出，其中一些是二进制，而其它是模拟的；以及具有至少控制总线311，例如12C总线，其用于发送命令和与构成室内单元3的其它元件交换数据。

接收装置301包括带通滤波器312，其从电缆5的卫星中频带中选择信号，以便为可变增益放大器313提供所述信号。将由放大器313放大的信号提供给变换电路314，变换电路314将从中频带选择的信道变换到基带。变换电路包括由微型控制器310经过总线311控制的频率合成器。解调电路315把基带信道转换为与解调信号相对应的比特流。将比特流提供给微型控制器310的二进制输入端，微型控制器310用于处理和格式化所接收到的数据，然后将其提供给用户装置4。解调电路315是例如参考由STMicroelectronics生产和销售的STV299的电路。该解调电路315由可以读写所述解调电路315中寄存器的微型控制器310监视和控制。在解调电路315的寄存器中，一个寄存器与被发送到可变增益放大器313的AGC放大设定点相对应，而另一个寄存器与从变换电路314所接收的信号的强度测量值相对应。这两个寄存器内容的组合为给定信道的所接收信号提供了相对准确的测量值。

返回信道装置302包括调制电路316，用于接收源自微型控制器310的比特流并在基带中对其调制。然后，由变换电路对调制信号进行变换，然后由滤波器318进行滤波，然后经过开关304提供给电缆5’。

主要利用微型控制器310实现定向辅助装置303，所述微型控制器310经过电容器319将音频信号提供给与开关304相连的模拟输出端。为了检测通过按钮600施加的短路，将微型控制器310的二进制输入端经过电阻器320连接到开关304，还将二进制输入端经过用于去除成音频率的电容器321连接到地。二进制输入端也有较高电平的上拉装置。

由于已知电源装置300，接收装置301以及返回信道装置302，现在仅详述辅助装置303的操作。

首先，操作者指示室内单元3工作于定向辅助模式。微型控制器310定位开关304，以便将辅助装置303连接到电缆5’。然后，操作者可以在天线1附近移动并将室外模块6连接到电缆5’以及将电缆5连接到室外单元2。

为了定位天线，可以设想存在两种可能性。第一可能性是天线仅简单装备了只能在相对于支架的给定位置保护天线的固定装置。操作者必须设置机械定位设备，如从现有技术所知。定位设备保护天线并且具有调节螺钉，以在方向角和高度上调整天线的位置。当定位完成时，固定固定装置，并且可以移去定位设备。第二可能性是天线固定装置包括方向角和高度调节螺钉。在两种情况下，操作者可以直接或者经过调节螺钉作用于天线位置。

首先，操作者通过手工移动天线来非常粗略且非常近似的定位天线。在此之前，例如，他或她按下向室内单元3发出定位启动信号的按钮。微型控制器310把接收装置定位于预先已知的要指向的卫星信道。然后，微型控制器以例如每秒钟十次，周期地读取解调器315的寄存器，以便测量该信道的信号强度。当测量每一个强度时，微型控制器产生其频率和幅度依赖于测量强度的信号，由微型控制器的模拟输出提供该信号。在示例中，按照以下方式产生信号：所接收信号的强度越强，所产生的信号频率就越高并且其幅度越大。操作者收听耳机中的信号并移动天线，直到他/她听到最大且最尖锐的声音。该定位类型是已知的并且用于定位精确度小于0.4°的天线。当粗定位天线后，操作者按下按钮，以发出粗定位结束信号。然后，微型控制器310存储以下被称作P_g的测量信号强度。

接下来，进行一系列天线定位微调步骤。将微型控制器310的存储器中预先记录的消息经过微型控制器310的模拟输出和耳机602发送到操作者，从而指示天线向西旋转0.4°的方位角。可以使用通常刻度的调节螺钉相对精确地完成这种移动。当已经进行了移动后，操作者按下按钮，用于触发具有该旋转的、被表示为P_a的所接收信号强度的存储。然后，向操作者发送另一个消息，以指示天线向东移动0.8°的方位角。一旦已经进行了移动，操作者按下按钮，再次存储被表示为P_b的所接收信号强度。

然后，利用以下公式给出在粗定位方法中获得的定向误差：

E＝arctan((Pa-Pb)/(Pa+Pb)*cotan(N*D))/N

其中：

E是要确定的定向误差

arctan是正切函数的倒数

cotan是正切函数的逆运算

/表示除法

*表示乘法

D是角度定向误差值(在示例中是0.4°)

N是满足由以下函数近似确定的天线的主发射瓣的天线参数：

P＝P0*cos(N*a)，其中P0是天线中心的最大发射功率，且P是以角度a远离天线发射中心的发射功率。

从与信号强度P_g相对应的角度位置和与表示通过了由应用最小平方方法所测得的三点的天线主发射瓣的曲线的最大值相对应的角度之间所获得的相移来推导该公式。可以使用天线的主发射瓣的其它近似。

在计算的结束，微型控制器向操作者发送消息，通知他或她相对于与粗设置相对应的位置，对方位角的设置进行E°的调整。一旦调整完成，操作者按下按钮，以存储对应的信号强度并把其作为新的参考信号强度P_r。

然后，将消息发送到操作者，以指示在高度方向上，天线向上旋转0.4°。操作者使用高度调节螺钉进行调整。当移动完成时，操作者按下触发该旋转的接收信号强度存储的按钮，给出新的信号强度P_a。然后，将另一消息发送到操作者，以指示在高度方向上，天线向下移动0.8°。一旦移动完成，操作者按下按钮，与新的信号强度P_b相同，再次存储所接收信号的强度。微型控制器310计算利用上述公式得到的高度上的校正误差，然后，向操作者输出指示要进行的校正的消息。

然后，操作者最终将天线锁定于合适的位置。这种调整方法提供了小于0.05°的定位精度。

可以设想一些改进。发送给操作者的消息可以是各种类型。第一种消息类型在于向操作者指示使用微调螺钉引起的偏移程度。然后，操作者必须记住与调整螺钉转动一圈相对应的角度位移。

第二种消息类型可以由指示要施加于调整螺钉的转动圈数或四分之一圈数的消息构成。为此，将不同的微调装置存储于室内单元3中，以使螺钉的一圈转动所产生的角度偏移与每一种调整装置的类型相匹配。当将所述室内单元3设置为定向辅助模式时，要求操作者通过给出的天线或所使用的调整设备的参考基准来识别微调装置。然后，发送给操作者的消息将向操作者指示要转动的螺钉，要转动的圈数或四分之一圈数以及螺钉必须转动的方向。

可以不进行中间的重校准而直接采用四个测量值点来同时估计方位角和高度的误差。

同样地，可以利用更多的点来得到具有已知未校准的信号强度测量值，从而获得有关误差的更大精确度。

如果粗定向方法的效果非常差，并且定向误差大于未校准角度，则最好执行二次微调方法。二次系统的方法也意味着最终定位将真实可靠。

可以有变体。刚刚所述的优选示例使用了两根同轴电缆，一根用于接收而一根用于返回信道。可以使用用于发射和接收单一电缆。然后，向操作者传递辅助信息将变得困难。但是，卫星解码器通常具有典型是RCA插口的声音输出连接器。于是，适合使用声音输出向操作者发送消息。但是，一个缺点是操作者必须在天线和室内单元之间临时拉架附加电缆。

Claims

1.一种无线电波接收系统，包括：

-室内单元(3)，装配了接收装置(301)和用于测量所接收信号强度的装置，

-室外单元(2)，通过至少一根同轴电缆(5，5’)与室内单元(3)相连，室外单元(2)固定地附着于必须指向远程发射机的天线(1)，其特征在于，所述系统包括：

-机械调整装置，用于调整天线定位，

-辅助装置(6，303)，用于向操作者提供操作者调整指令并且操作者可以与其交互。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述辅助装置包括设置于室内单元(3)中的处理装置(310)，用于根据信号强度测量值为操作者产生指令；以及室外模块(6)，用于使操作者接收指令并向室内单元发送调整结束信息。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于所述室外模块(6)包括按钮(600)、头戴式耳机(602)和设计用于连接到室内单元(3)的连接。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于设计所述连接，使其与卫星返向信道相连。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于设计所述连接，使其与室内单元的音频输出相连。

6.根据权利要求1至5之一所述的系统，其特征在于所述指令包括根据强度测量值合成的预先记录的消息。

7.一种在根据权利要求1至6之一所述的接收系统中辅助天线定位方法，其特征在于包括：

-粗调，用于获得天线的粗定向，

-一系列微调步骤，其中指导操作者采用与粗定向的天线旋转相对应的测量点来确定最优设置。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于在粗调步骤序列期间，操作者自由地移动天线，同时接收表示所接收信号的强度的信息。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述表示所接收信号强度的信息是声音幅度和/或根据所接收信号强度的调制频率。

10.根据权利要求7至9之一所述的系统，其特征在于当粗调步骤系列结束时，存储所接收信号强度的测量值，所述微调步骤系列包括以下步骤：

-相对于与第一方向中的粗调相对应的位置，在方位角方向上旋转可确定的量，并存储所接收信号的强度，

-相对于与第一方向相反的第二方向中的粗调相对应的位置，在方位角方向上旋转可确定的量，并存储所接收信号的强度，

-根据已测量的信号强度的存储，计算最优位置，并根据所进行的计算向操作者输出调整信息。

11.根据权利要求7至10之一所述的系统，其特征在于粗调步骤系列结束时，存储所接收信号的强度的测量值，所述微调步骤序列包括以下步骤：

-相对于与第一方向中的粗调相对应的位置，在高度方向上旋转可确定的量，并存储所接收信号的强度，

-相对于与第一方向相反的第二方向中的粗调相对应的位置，在高度方向上旋转可确定的量，并存储所接收信号的强度，

12.根据权利要求10或11所述的方法，特征在于通过操作员按下发起存储所接收信号的强度的按钮来确定每一个旋转步骤的结束。