CN202150552U - 卫星天线自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型是关于一种卫星天线自动控制系统，包括室外控制器、GPS模块、卫星识别电路、高频头、室内遥控器、方位控制装置、俯仰控制装置、极化调整装置、天线以及馈源，其中：室外控制器内置主控MCU；GPS模块、卫星识别电路、室内遥控器、方位控制装置、俯仰控制装置以及极化调整装置分别与室外控制器连接；高频头分别与馈源、卫星识别电路连接；天线分别与方位控制装置、俯仰控制装置连接。本实用新型操作简单、全自动寻星、可准确快速锁定卫星、并可实现不同卫星切换。

Description

卫星天线自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种可应用于动中通(移动中的卫星地面站通信系统)或静中通(静态中的卫星地面站通信系统)的卫星天线自动控制系统。

背景技术

随着社会的进步，卫星应用越来越广泛，其信号覆盖范围广，携带节目内容多，通讯实时可靠，极大的丰富了人们的生活。因此，产生了对卫星天线的需求。

卫星天线系统基本分两类：动中通卫星天线自动跟踪控制系统和静中通卫星天线自动控制系统。人们在外出旅行乘坐各种交通工具时，使用动中通卫星天线自动跟踪控制系统可享受卫星节目带来的欢乐。静中通卫星天线自动控制系统在地理位置相对固定的区域使用。

在移动的载体上接收稳定的卫星信号，必须使天线系统实时的对准卫星。卫星天线所利用的跟踪技术主要是雷达目标跟踪算法，包括有步进跟踪、圆锥扫描跟踪、单脉冲跟踪、电子扫描跟踪等，跟踪的理论和应用已经很成熟。动中通卫星天线自动跟踪控制系统是在步进跟踪技术的基础上开发形成的。

但是，如何在干扰的环境中保持天线控制系统的性能、快速识别和锁定卫星、并实现不同卫星的切换仍是现有技术有待研究和改进的方面。如何能创设一种可准确快速锁定卫星、抗干扰能力强、并可实现不同卫星切换的新的动中通卫星天线自动跟踪控制系统，实属当前本领域的重要研究课题之一。

此外，目前静中通卫星天线大多是地面固定站，或是手动便携式地面站，或是半手动半自动的地面站。依靠现有技术，实现这些地面站与卫星的较快对准，并接收稳定可靠的卫星信号仍有一定的难度。如何能创设一种操作简单，可全自动寻星，且使用寿命长的新型的静中通卫星天线控制系统，也是当前的重要改进目标之一。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种卫星天线自动控制系统，使其可准确快速锁定卫星、抗干扰能力强、并可实现不同卫星切换，从而克服现有的卫星天线的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型一种卫星天线自动控制系统，包括室外控制器、GPS模块、卫星识别电路、高频头、室内遥控器、方位控制装置、俯仰控制装置、极化调整装置、天线以及馈源，其中：室外控制器内置主控MCU；GPS模块、卫星识别电路、室内遥控器、方位控制装置、俯仰控制装置以及极化调整装置分别与室外控制器连接；高频头分别与馈源、卫星识别电路连接；天线分别与方位控制装置、俯仰控制装置连接。

作为本实用新型的一种改进，所述的室外控制器、室内遥控器、卫星识别电路采用相互独立的电源模块。

所述的室外控制器还连接有罗盘。

所述的卫星识别电路由数字PLL合成器、卫星解调器、微控制器、电源模块、输出卫星锁定电平的驱动电路、以及输出自动增益电压的放大电路组成，其中：数字PLL合成器通过同轴电缆与高频头连接，并通过卫星解调器与微控制器连接；电源模块、驱动电路和放大电路均与微控制器连接。

所述的方位控制装置包括方位电机、与方位电机连接的方位传动机构、连接方位电机和室外控制器的方位驱动电路、以及直接连接于室外控制器的方位角速度传感器；所述的俯仰控制装置包括俯仰电机、与俯仰电机连接的俯仰传动机构、连接俯仰电机和室外控制器的俯仰驱动电路、以及直接连接于室外控制器的俯仰限位开关和俯仰角速度传感器；所述的极化调整装置包括极化电机、与极化电机连接的极化传动机构、连接极化电机和室外控制器的极化驱动电路、以及直接连接于室外控制器的极化角速度传感器和极化电位计；上述极化传动机构还与高频头连接，天线分别与方位传动机构、俯仰传动机构连接。

所述的方位控制装置包括方位电机、与方位电机连接的方位传动机构、连接方位电机和室外控制器的方位驱动电路、以及直接连接于室外控制器的方位限位开关和方位编码器；所述的俯仰控制装置包括俯仰电机、与俯仰电机连接的俯仰传动机构、连接俯仰电机和室外控制器的俯仰驱动电路、以及直接连接于室外控制器的俯仰限位开关和俯仰编码器；所述的极化调整装置包括极化电机、与极化电机连接的极化传动机构、连接极化电机和室外控制器的极化驱动电路、以及直接连接于室外控制器的极化编码器和极化限位开关；上述极化传动机构还与高频头连接，天线分别与方位传动机构、俯仰传动机构连接。

所述的GPS模块通过其内置的RS232串口与室外控制器内置的RS232通讯连接，室内遥控器和卫星识别电路分别通过各自内置的RS485接口与室外控制器内置的RS485通讯连接。

所述的室内遥控器包括：微控制芯片和连接于微控制芯片的键盘、液晶屏、非易失存储器。

采用这样的结构后，本实用新型至少具有如下优点：

1、使用了GPS和罗盘，定位卫星时间短，快速锁定卫星，并可搜索不同卫星。

2、卫星识别电路可准确快速判断是否是用户使用的卫星。

3、增强了系统的抗干扰性。

附图说明

上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型卫星天线自动控制系统应用在动中通中的连接组成示意图。

图2是本实用新型卫星天线自动控制系统应用在静中通中的连接组成示意图。

图3是本实用新型卫星天线自动控制系统的卫星识别电路的组成示意图。

具体实施方式

请参阅图1、图2所示，本实用新型卫星天线自动控制系统，主要包括室外控制器1、GPS模块2、卫星识别电路3、高频头4、室内遥控器5、方位控制装置、俯仰控制装置、极化调整装置、天线10和馈源11，较佳的，还包括罗盘9。

其中，室外控制器1内置主控MCU(Micro Control Unit，微控制单元)，是整个系统的核心板，负责卫星天线的一切动作。GPS模块2可通过其内置的RS232串口与室外控制器1内置的RS232通讯连接。

室外控制器1、卫星识别电路3和室内遥控器5采用相互独立的电源模块供电，卫星识别电路3和室内遥控器5都分别通过各自内置的RS485接口与室外控制器1内置的RS485通讯连接。由于电机本身就是一种严重的干扰源，再加上外界的污染，系统需要有相应的抗干扰措施。本实用新型在常规抗干扰措施的基础上增加了隔离的电源模块，这样电机电源和各线路板用电就得到了隔离，降低了电源的干扰。

请配合参阅图3所示，卫星识别电路3由数字PLL(Phase LockedLoop，锁相回路或锁相环)合成器32、卫星解调器33、微控制器34、电源模块35、输出卫星锁定电平的驱动电路36以及输出自动增益电压的放大电路37组成。其中，数字PLL合成器32通过同轴电缆与高频头4连接，并通过卫星解调器33与微控制器34连接。电源模块35、驱动电路36和放大电路37均与微控制器34连接。

工作时，卫星信号经高频头LNB降频后送到数字PLL合成器32。微控制器34根据已知卫星的频率把数字PLL合成器32调谐到卫星信号降频后的频率上，经数字PLL合成器32处理后的卫星信号输出到卫星解调器33。微控制器34把已知卫星的符码率赋值到卫星解调器33，卫星解调器33根据符码率处理数字PLL合成器32输出的信号。当卫星信号可用时，卫星解调器33认为锁定了卫星，通过放大电路37输出一个突变的自动增益电压，同时通过通讯告知微控制器34卫星已锁定。微控制器34通过驱动电路36输出一个锁定电平。当天线正对准卫星时，放大电路37输出的自动增益电压最大。

室内遥控器5可根据需要设置微控制芯片以及连接于微控制芯片的键盘、液晶屏、非易失存储器等设备。

方位控制装置包括：方位电机61，与方位电机61连接的方位传动机构62，连接方位电机61和室外控制器1的方位驱动电路63，以及在动中通卫星天线自动控制系统中直接连接于室外控制器1的方位角速度传感器64，或在静中通卫星天线控制系统中直接连接于室外控制器1的方位编码器65和方位限位开关66。

俯仰控制装置包括：俯仰电机71，与俯仰电机71连接的俯仰传动机构72，连接俯仰电机71和室外控制器1的俯仰驱动电路73，直接连接于室外控制器1的俯仰限位开关74，以及在动中通卫星天线自动控制系统中直接连接于室外控制器1的俯仰角速度传感器75，或在静中通卫星天线自动控制系统中直接连接于室外控制器1的俯仰编码器76。

极化调整装置包括：极化电机81，与极化电机81连接的极化传动机构82，连接极化电机81和室外控制器1的极化驱动电路83，以及在动中通卫星天线自动控制系统中直接连接于室外控制器1的极化角速度传感器84和极化电位计85，或者在静中通卫星天线自动控制系统中直接连接于室外控制器1的极化编码器86和极化限位开关87。其中，极化传动机构82还与高频头4连接。

上述方位传动机构62、俯仰传动机构72分别与天线10连接。

馈源11与高频头4连接。

卫星的极化方式有水平极化、垂直极化、左旋极化和右旋极化。由于卫星有不同的极化方式，高频头4极化角的位置不同。本实用新型以极化电位计85可移动端的电压来度量极化角度。极化电位计85两固定端的电压是5V，电位计可移动端2.5V为水平极化角的零点。0-2.5V代表-180度-0度，2.5V-5V代表0度-180度，这样均等划分每一度就只有一个电压对应，室外控制器1的MCU采集极化电位计85可移动端的电压值就可知道极化角度。同地区、同卫星的水平极化角和垂直极化角相差90度，室外控制器1根据要使用的极化方式控制极化电机81带动高频头4运行到正确的极化角。本实用新型的极化调整装置在实现稳定控制的同时，还具有了切换不同卫星极化角的功能。

罗盘9直接与室外控制器1连接。罗盘9是指示天线所处地理方向的器件。在天线定位卫星的方位角时，有了罗盘9的方向指引，可以实现初步的卫星方位定位，在方位角附近搜星即可，省去了全方位360度的大搜索，缩短了搜索卫星的时间。

工作时，本实用新型的室外控制器1接收GPS模块2传来的地理经纬度和室内遥控器5传来的卫星经度，室外控制器1的MCU计算卫星的方位角、俯仰角和极化角。室外主控器1采集罗盘9的数据，确定天线载体的朝向，通过控制方位电机61按最短路径带动天线到达卫星的方位角处，然后控制俯仰电机71带动天线抬到俯仰角处。室外控制器1的MCU根据卫星的极化方式控制极化电机81带动高频头4到极化角。由于使用了罗盘9，天线方位大致已经朝向了卫星，只在方位角附近搜锁卫星，高频头4接收的信号送到卫星识别电路3，卫星识别电路3经判断后输出是否锁定电平。当室外控制器1采集到是锁定电平，天线系统由搜索状态进入跟踪状态。根据卫星识别电路3送出的卫星信号增益电压，天线自动找到卫星信号最强处，并进行实时跟踪或锁定卫星。

本实用新型卫星天线自动控制系统，即适合动中通卫星天线自动跟踪控制系统中采用步进跟踪满足稳定跟踪，又可应用在静中通卫星天线自动控制系统的快速锁定卫星。还可在干扰的环境中保持天线控制系统的性能，完成卫星的识别，快速锁定卫星，并实现不同卫星的切换，具有定位快、精度高、锁定快、全自动、性能稳定等诸多优点，适于推广应用。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种卫星天线自动控制系统，其特征在于包括室外控制器、GPS模块、卫星识别电路、高频头、室内遥控器、方位控制装置、俯仰控制装置、极化调整装置、天线以及馈源，其中：

室外控制器内置主控MCU；

GPS模块、卫星识别电路、室内遥控器、方位控制装置、俯仰控制装置以及极化调整装置分别与室外控制器连接；

高频头分别与馈源、卫星识别电路连接；

天线分别与方位控制装置、俯仰控制装置连接。

2.根据权利要求1所述的卫星天线自动控制系统，其特征在于所述的室外控制器、室内遥控器、卫星识别电路采用相互独立的电源模块。

3.根据权利要求1所述的卫星天线自动控制系统，其特征在于所述的室外控制器还连接有罗盘。

4.根据权利要求1所述的卫星天线自动控制系统，其特征在于所述的卫星识别电路由数字PLL合成器、卫星解调器、微控制器、电源模块、输出卫星锁定电平的驱动电路、以及输出自动增益电压的放大电路组成，其中：

数字PLL合成器通过同轴电缆与高频头连接，并通过卫星解调器与微控制器连接；

电源模块、驱动电路和放大电路均与微控制器连接。

5.根据权利要求1所述的卫星天线自动控制系统，其特征在于：

所述的方位控制装置包括方位电机、与方位电机连接的方位传动机构、连接方位电机和室外控制器的方位驱动电路、以及直接连接于室外控制器的方位角速度传感器；

所述的俯仰控制装置包括俯仰电机、与俯仰电机连接的俯仰传动机构、连接俯仰电机和室外控制器的俯仰驱动电路、以及直接连接于室外控制器的俯仰限位开关和俯仰角速度传感器；

所述的极化调整装置包括极化电机、与极化电机连接的极化传动机构、连接极化电机和室外控制器的极化驱动电路、以及直接连接于室外控制器的极化角速度传感器和极化电位计；

上述极化传动机构还与高频头连接，天线分别与方位传动机构、俯仰传动机构连接。

6.根据权利要求1所述的卫星天线自动控制系统，其特征在于：

所述的方位控制装置包括方位电机、与方位电机连接的方位传动机构、连接方位电机和室外控制器的方位驱动电路、以及直接连接于室外控制器的方位限位开关和方位编码器；

所述的俯仰控制装置包括俯仰电机、与俯仰电机连接的俯仰传动机构、连接俯仰电机和室外控制器的俯仰驱动电路、以及直接连接于室外控制器的俯仰限位开关和俯仰编码器；

所述的极化调整装置包括极化电机、与极化电机连接的极化传动机构、连接极化电机和室外控制器的极化驱动电路、以及直接连接于室外控制器的极化编码器和极化限位开关；

上述极化传动机构还与高频头连接，天线分别与方位传动机构、俯仰传动机构连接。

7.根据权利要求1所述的卫星天线自动控制系统，其特征在于所述的GPS模块通过其内置的RS232串口与室外控制器内置的RS232通讯连接，室内遥控器和卫星识别电路分别通过各自内置的RS485接口与室外控制器内置的RS485通讯连接。

8.根据权利要求1所述的卫星天线自动控制系统，其特征在于所述的室内遥控器包括：微控制芯片和连接于微控制芯片的键盘、液晶屏、非易失存储器。

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