CN210350102U - 一种卫星天线车载控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种卫星天线车载控制装置，包括底座、水平转台、俯仰转台、卫星天线和控制电路；所述水平转台设置在所述底座上；所述俯仰转台设置在所述水平转台上，与所述水平转台连接；所述卫星天线在所述俯仰转台上，与所述俯仰转台连接；所述控制电路与所述水平转台、俯仰转台电性连接。本实用新型提供的一种卫星天线车载控制装置，通过控制电路对水平转台、俯仰转台进行控制，水平转台、俯仰转台相互独立运作，从而完成对卫星天线的方向调节，使得卫星天线的口径面对准通信卫星，配合卫星通信车载天线测试系统完成对卫星天线的原位测试和日常维护，实现了对卫星天线的智能调节，操作简单，有效地提高了工作效率。

Description

一种卫星天线车载控制装置

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，更具体的，涉及一种卫星天线车载控制装置。

背景技术

C波段通信车卫星天线的各项性能和指标对卫星信号的稳定传输起着决定的作用，日常使用和维护过程中，需要对卫星天线进行功能和性能测试，确保卫星天线能满足卫星通信要求。卫星天线在使用和测试过程中，其口径面需要对准空中的通信卫星，需要控制卫星天线的方向来完成与通信卫星之间的口径面对准。而C波段卫星天线安装在卫星通信车上，在使用过程或者维护过程中，由于通信车会在不同位置工作，每次都需要调整卫星天线与通信卫星之间口径面对准，对卫星天线的方位角进行人为调节，操作过程繁琐，工作效率低。

实用新型内容

本实用新型为克服现有的C波段卫星天线在使用或维护过程中，经常需要对卫星天线的方位角进行人为调节，存在操作繁琐、工作效率低下的技术缺陷，提供一种卫星天线车载控制装置。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种卫星天线车载控制装置，包括底座、水平转台、俯仰转台、卫星天线和控制电路；其中：

所述水平转台设置在所述底座上；

所述俯仰转台设置在所述水平转台上，与所述水平转台连接；

所述卫星天线在所述俯仰转台上，与所述俯仰转台连接；

所述控制电路与所述水平转台、俯仰转台电性连接。

上述方案中，通过控制电路对水平转台、俯仰转台进行控制，水平转台、俯仰转台相互独立运作，从而完成对卫星天线的方向调节，使得卫星天线的口径面对准通信卫星，配合卫星通信车载天线测试系统完成对卫星天线的原位测试和日常维护，实现了对卫星天线的智能调节，操作简单，有效地提高了工作效率。

其中，所述水平转台包括限位柱、水平限位插销、主轴支架和水平电机；其中：

所述限位柱与所述底座固定连接，限位柱上开设有限位槽，所述限位插销与所述限位槽连接，用于限制所述水平转台的转动；

所述主轴支架包括转轴和轴承；所述转轴一端设置在所述轴承中，另一端与所述俯仰转台连接；

所述水平电机的转动轴与所述转轴连接；

所述水平电机与所述控制电路电性连接。

上述方案中，通过水平电机控制转轴转动，进而带动俯仰转台、卫星天线所形成的整体进行水平转动，从而达到对卫星天线水平方向进行角度调整的控制，卫星天线能在水平面内完成360°的转动；为了防止卫星通信车转播过程中受到风力、人力等不可控外力的影响，设置限位柱、水平限位插销对水平转台进行固定；当水平限位插销拔起时，水平电机带动转轴转动，可在限位柱上无限制地转动，当卫星天线调整到对应的水平角度后，将水平限位插销插入限位柱的限位槽中，限制水平转台的转动，从而保证卫星天线水平方位不发生变化。

其中，所述俯仰转台包括旋转座、俯仰限位插销、转动横杆、俯仰电机和支架；其中：

所述旋转座与所述转轴固定连接；

所述支架设置在所述旋转座上，用于安装所述转动横杆；

所述俯仰电机设置在所述支架上，俯仰电机的转动轴与所述转动横杆连接；

所述转动横杆将所述卫星天线固定在所述俯仰转台上；

所述俯仰限位插销卡接在所述转动横杆上；

所述俯仰电机与所述控制电路电性连接。

上述方案中，当卫星天线开始调节俯仰方位时，需要将俯仰限位插销推起，通过设置在支架上的俯仰电机控制转动横杆进行转动，从而带动与转动横杆连接的卫星天线进行俯仰运动，联动的俯仰电机转动轴在±45°范围内转动，因此卫星天线也可以在俯仰面上完成±45°的调节；调节完成后，将俯仰限位插销卡接在转动横杆上，限制俯仰转台的转动。

其中，所述卫星天线包括通信天线和支撑架；其中：

所述支撑架为网状钢筋结构，在支撑架底部设置有连接通孔，所述转动横杆穿过所述连接通孔将所述卫星天线固定在所述俯仰转台上；

所述通信天线设置在所述支撑架上。

上述方案中，所述卫星天线通过通信天线与卫星通信车系统连接；所述卫星通信车系统包括了功率放大器、波导系统、卫星通信编码器、数字卫星接收机、卫星信号显示系统等主要设备，能获取卫星的位置信息，为所述车载控制装置反馈测试结果，便于操作人员进行调节。

其中，所述控制电路包括微处理器、电机驱动模块、人机交互模块和电源模块；其中：

所述微处理器与所述人机交互模块电性连接，实现信息交互；

所述微处理器输出端与所述电机驱动模块输入端电性连接；

所述电机驱动模块输出端与所述水平转台、俯仰转台电性连接；

所述电源模块为所述微处理器、人机交互模块、水平转台和俯仰转台供电。

上述方案中，操作人员通过人机交互模块上显示的水平、俯仰电机角度调节按钮对卫星天线进行角度调节，按键功能由微处理器进行控制，微处理器控制电机驱动模块完成方向的调节，将卫星天线对准空中的通信卫星，配合车载卫星天线测试系统完成卫星天线的性能和功能测试。

其中，所述人机交互模块采用触摸屏。

其中，所述底座上设置有多个固定螺丝槽和走线槽；

所述固定螺丝槽用于所述底座的固定；

所述走线槽用于所述卫星天线、控制电路的走线。

上述方案中，所述控制电路安装与底座中，所述的主轴支架为空心结构，所述电机控制的线缆、卫星天线馈线线缆等均穿过主轴支架在底座的走线槽中进行走线。

其中，所述微处理器采用DSP芯片TMS320F2810。

其中，所述电机驱动模块采用电机驱动芯片A3938SLD。

上述方案中，卫星天线车载控制装置的控制电路主要由DSP芯片TMS320F2810和电机驱动芯片A3938SLD组成，通过DSP芯片控制直流电机芯片输出为脉宽调制模式，即PWM模式，驱动俯仰和水平电机，在水平和垂直方向上进行低速运行，改变角度位置，实现电机的转动和方向的变化，使得卫星天线能正对通信卫星，自动跟踪卫星信号。

上述方案中，TMS320F2810是32位定点微处理器MCU，主频高达150MHz；具备I2C、SPI、CAN、PWM等总线接口，适用于各种控制类工业设备，体积小、性能强、功耗低、便携性高，同时适用于多种手持设备；符合高低温、振动测试，满足工业环境应用。本实用新型中使用TMS320F2810作为控制器，控制电机驱动芯片完成电机控制工作，它的接口部分包括GPIO、JTAG和PWM，内部有时钟、CPU定时器、看门狗电路和锁相环PLL，同时具有SRAM、ROM、FLASH等存储器。

上述方案中，A3938LD是三相公立MOSFET无刷直流电机控制芯片，具有高电流栅驱动动力，工作电压可选择12V，输出电流能达到正负3A，能驱动近50V的电压。A3938LD利用传感器来检测直流电机的转动位置，通过逻辑控制引脚PWM信号的输出，调节PWM的占空比改变电机的转速，通过逻辑控制引脚DIR改变电机的转动方向。

上述方案中，所述卫星天线车载控制装置的工作原理为:

S1：根据卫星通信车选择对应的卫星，获得该卫星的水平基本信息；

S2：操作人员打开控制转台工作电源，在显示屏上获得卫星天线当前的水平角和俯仰角基本信息；显示屏实时显示卫星通信天线的俯仰角和水平角信息，给操作人员调节卫星天线角度提供参考。

S3：根据卫星天线测试系统的测试反馈情况，操作人员在触摸屏上点击电机方向控制按钮，控制水平电机和俯仰电机进行步进调节；

S4：控制电路根据操作要求来驱动水平电机，水平电机齿轮带动控制转台平面转动，完成水平调节；

S5：控制电路根据操作要求来驱动俯仰电机，俯仰电机带动卫星天线垂直面转动，完成俯仰角调节；

S6：结合卫星通信天线测试系统的反馈结果，将卫星天线通过方向调节，对准通信卫星，完成卫星天线的通信测试。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：

本实用新型提供的一种卫星天线车载控制装置，通过控制电路对水平转台、俯仰转台进行控制，水平转台、俯仰转台相互独立运作，从而完成对卫星天线的方向调节，使得卫星天线的口径面对准通信卫星，配合卫星通信车载天线测试系统完成对卫星天线的原位测试和日常维护，实现了对卫星天线的智能调节，操作简单，有效地提高了工作效率。

附图说明

图1为卫星天线车载控制装置结构示意图；

图2为卫星天线车载控制装置拆分结构示意图；

图3为控制电路模块连接示意图；

图4为水平/俯仰电机控制电路硬件结构图；

图5为TMS320F2810主要功能结构图；

图6为TMS320F2810外围主要电路模块的电路结构图；

图7为电机控制芯片A3938SLD外围电路结构原理图；

其中：1、底座；11、固定螺丝槽；12、走线槽；2、水平转台；21、限位柱；211、限位槽；22、水平限位插销；23、主轴支架；231、转轴；232、轴承；24、水平电机；3、俯仰转台；31、旋转座；32、俯仰限位插销；33、转动横杆；34、俯仰电机；35、支架；4、卫星天线；41、通信天线；42、支撑架；421、连接通孔；5、控制电路；51、微处理器；52、电机驱动模块；53、人机交互模块；54、电源模块。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种卫星天线车载控制装置，包括底座1、水平转台2、俯仰转台3、卫星天线4和控制电路5；其中：

所述水平转台2设置在所述底座1上；

所述俯仰转台3设置在所述水平转台2上，与所述水平转台2连接；

所述卫星天线4在所述俯仰转台3上，与所述俯仰转台3连接；

所述控制电路5与所述水平转台2、俯仰转台3电性连接。

在具体实施过程中，通过控制电路5对水平转台2、俯仰转台3进行控制，水平转台2、俯仰转台3相互独立运作，从而完成对卫星天线4的方向调节，使得卫星天线4的口径面对准通信卫星，配合卫星通信车载天线测试系统完成对卫星天线4的原位测试和日常维护，实现了对卫星天线4的智能调节，操作简单，有效地提高了工作效率。

实施例2

更具体的，如图2所示，所述水平转台2包括限位柱21、水平限位插销22、主轴支架23和水平电机24；其中：

所述限位柱21与所述底座1固定连接，限位柱21上开设有限位槽211，所述水平限位插销22与所述限位槽211连接；

所述主轴支架23包括转轴231和轴承232；所述转轴231一端设置在所述轴承232中，另一端与所述俯仰转台3连接；

所述水平电机24的转动轴设置在所述限位槽211中，与所述转轴232连接；

所述水平电机24与所述控制电路5电性连接。

在具体实施过程中，通过水平电机24控制转轴转动，进而带动俯仰转台3、卫星天线4所形成的整体进行水平转动，从而达到对卫星天线4水平方向进行角度调整的控制，卫星天线4能在水平面内完成360°的转动；为了防止卫星通信车转播过程中受到风力、人力等不可控外力的影响，设置限位柱21、水平限位插销22对水平转台2进行固定；当水平限位插销22拔起时，水平电机24带动转轴转动，可在限位柱21上无限制地转动，当卫星天线4调整到对应的水平角度后，将水平限位插销22插入限位柱21的限位槽中，限制水平转台2的转动，从而保证卫星天线4水平方位不发生变化。

更具体的，所述俯仰转台3包括旋转座31、俯仰限位插销32、转动横杆33、俯仰电机34和支架35；其中：

所述旋转座31与所述转轴232固定连接；

所述支架35设置在所述旋转座31上，用于安装所述转动横杆33；

所述俯仰电机34设置在所述支架35上，俯仰电机34的转动轴与所述转动横杆33连接；

所述转动横杆33将所述卫星天线4固定在所述俯仰转台3上；

所述俯仰限位插销32卡接在所述转动横杆33上；

所述俯仰电机34与所述控制电路5电性连接。

在具体实施过程中，当卫星天线4开始调节俯仰方位时，需要将俯仰限位插销32推起，通过设置在支架35上的俯仰电机34控制转动横杆33进行转动，从而带动与转动横杆33连接的卫星天线4进行俯仰运动，联动的俯仰电机34转动轴在±45°范围内转动，因此卫星天线4也可以在俯仰面上完成±45°的调节；调节完成后，将俯仰限位插销32卡接在转动横杆33上，限制俯仰转台3的转动。

更具体的，所述卫星天线4包括通信天线41和支撑架42；其中：

所述支撑架42为网状钢筋结构，在支撑架底部设置有连接通孔421，所述转动横杆33穿过所述连接通孔421将所述卫星天线4固定在所述俯仰转台3上；

所述通信天线4设置在所述支撑架42上。

在具体实施过程中，所述卫星天线4通过通信天线41与卫星通信车系统连接；所述卫星通信车系统包括了功率放大器、波导系统、卫星通信编码器、数字卫星接收机、卫星信号显示系统等主要设备，能获取卫星的位置信息，为所述车载控制装置反馈测试结果，便于操作人员进行调节。

更具体的，如图3所示，所述控制电路5包括微处理器51、电机驱动模块52、人机交互模块53和电源模块54；其中：

所述微处理器51与所述人机交互模块53电性连接，实现信息交互；

所述微处理器51输出端与所述电机驱动模块52输入端电性连接；

所述电机驱动模块52输出端与所述水平转台2、俯仰转台3电性连接；

所述电源模块54为所述微处理器51、人机交互模块53、水平转台2和俯仰转台3供电。

在具体实施过程中，操作人员通过人机交互模块53上显示的水平、俯仰电机角度调节按钮对卫星天线4进行角度调节，按键功能由微处理器51进行控制，微处理器51控制电机驱动模块52完成方向的调节，将卫星天线4对准空中的通信卫星，配合车载卫星天线测试系统完成卫星天线4的性能和功能测试。

更具体的，所述人机交互模块53采用触摸屏。

更具体的，所述底座1上设置有多个固定螺丝槽11和走线槽12；

所述固定螺丝槽11用于所述底座1的固定；

所述走线槽12用于所述卫星天线4、控制电路5的走线。

在具体实施过程中，所述控制电路5安装与底座中，所述的主轴支架23为空心结构，所述电机控制的线缆、卫星天线馈线线缆等均穿过主轴支架23在底座1的走线槽12中进行走线。

实施例3

更具体的，所述微处理器51采用DSP芯片TMS320F2810。

更具体的，所述电机驱动模块52采用电机驱动芯片A3938SLD。

在具体实施过程中，如图4所示，卫星天线车载控制装置的控制电路5主要由DSP芯片TMS320F2810和电机驱动芯片A3938SLD组成，通过DSP芯片控制直流电机芯片输出为脉宽调制模式，即PWM模式，驱动俯仰和水平电机，在水平和垂直方向上进行低速运行，改变角度位置，实现电机的转动和方向的变化，使得卫星天线4能正对通信卫星，自动跟踪卫星信号。

在具体实施过程中，如图5所示，TMS320F2810是32位定点微处理器MCU，主频高达150MHz；具备I2C、SPI、CAN、PWM等总线接口，适用于各种控制类工业设备，体积小、性能强、功耗低、便携性高，同时适用于多种手持设备；符合高低温、振动测试，满足工业环境应用。本实用新型中使用TMS320F2810作为控制器，控制电机驱动芯片完成电机控制工作，它的接口部分包括GPIO、JTAG和PWM，内部有时钟、CPU定时器、看门狗电路和锁相环PLL，同时具有SRAM、ROM、FLASH等存储器。

在具体实施过程中，如图6所示，DSP芯片TMS320F2810外围主要电路包括供电模块电路、复位模块电路、时钟模块电路、JTAG仿真器接口电路和事件管理器模块电路等。具体为：

供电模块电路：VDDA是ADC模拟3.3V电源，VDD是ADC数字1.8V(或1.9V)电源，VSSA是ADC模拟GND，VSS是ADC数字GND，VDDIO是3.3VI/O数字电源引脚。

复位模块电路：XRS为复位引脚。

时钟模块电路：X1和X2引脚为PLL时钟模块引脚。

JTAG仿真器接口电路：EMU0是仿真器引脚0、EMU1是仿真器引脚1、TRST是JTAG测试复位、TMS是JTAG测试模式选择、TDI是JTAG测试数据输入、TDO是JTAG扫描输出测试数据输出、TCK是JTAG测试时钟。

事件管理器模块电路：包括EVA和EVB定时器两个事件，EVA信号是PWM1～PWM6输出引脚，EVB信号是PWM7～PWM12输出引脚。每个事件管理器上有三个完全比较单元，生成产生六个输出PWM波形，每一个输出的状态可独立配置，从而可实现所需的PWM脉冲宽度可编程变化。

在具体实施过程中，如图7所示，A3938LD是三相公立MOSFET无刷直流电机控制芯片，具有高电流栅驱动动力，工作电压可选择12V，输出电流能达到正负3A，能驱动近50V的电压。A3938LD利用传感器来检测直流电机的转动位置，通过逻辑控制引脚PWM信号的输出，调节PWM的占空比改变电机的转速，通过逻辑控制引脚DIR改变电机的转动方向。

实施例4

在具体实施过程中，所述卫星天线车载控制装置的工作原理为:

S1：根据卫星通信车选择对应的卫星，获得该卫星的水平基本信息；

S2：操作人员打开控制装置工作电源，在触摸屏上获得卫星天线4当前的水平角和俯仰角基本信息；触摸屏实时显示卫星通信天线的俯仰角和水平角信息，给操作人员调节卫星天线角度提供参考。

S3：根据卫星天线测试系统的测试反馈情况，操作人员在触摸屏上点击电机方向控制按钮，控制水平电机24和俯仰电机34进行步进调节；

S4：控制电路5根据操作要求来驱动水平电机24，水平电机24带动控制转台平面转动，完成水平调节；

S5：控制电路5根据操作要求来驱动俯仰电机34，俯仰电机34带动卫星天线4垂直面转动，完成俯仰角调节；

S6：结合卫星通信天线测试系统的反馈结果，将卫星天线4通过方向调节，对准通信卫星，完成卫星天线的通信测试。

在具体实施过程中，通过控制电路5对水平转台2、俯仰转台3进行控制，水平转台2、俯仰转台3相互独立运作，从而完成对卫星天线4的方向调节，使得卫星天线4的口径面对准通信卫星，配合卫星通信车载天线测试系统完成对卫星天线的原位测试和日常维护，实现了对卫星天线4的智能调节，操作简单，有效地提高了工作效率。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种卫星天线车载控制装置，其特征在于：包括底座(1)、水平转台(2)、俯仰转台(3)、卫星天线(4)和控制电路(5)；其中：

所述水平转台(2)设置在所述底座(1)上；

所述俯仰转台(3)设置在所述水平转台(2)上，与所述水平转台(2)连接；

所述卫星天线(4)设置在所述俯仰转台(3)上，与所述俯仰转台(3)连接；

所述控制电路(5)与所述水平转台(2)、俯仰转台(3)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种卫星天线车载控制装置，其特征在于：所述水平转台(2)包括限位柱(21)、水平限位插销(22)、主轴支架(23)和水平电机(24)；其中：

所述限位柱(21)与所述底座(1)固定连接，限位柱(21)上开设有限位槽(211)，所述水平限位插销(22)与所述限位槽(211)连接；用于限制所述水平转台(2)的转动；

所述主轴支架(23)包括转轴(231)和轴承(232)；所述转轴(231)一端设置在所述轴承(232)中，另一端与所述俯仰转台(3)连接；

所述水平电机(24)转动轴与所述转轴(231)连接；

所述水平电机(24)与所述控制电路(5)电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种卫星天线车载控制装置，其特征在于：所述俯仰转台(3)包括旋转座(31)、俯仰限位插销(32)、转动横杆(33)、俯仰电机(34)和支架(35)；其中：

所述旋转座(31)与所述转轴(231)固定连接；

所述支架(35)设置在所述旋转座(31)上，用于安装所述转动横杆(33)；

所述俯仰电机(34)设置在所述支架(35)上，俯仰电机(34)的转动轴与所述转动横杆(33)连接；

所述转动横杆(33)将所述卫星天线(4)固定在所述俯仰转台(3)上；

所述俯仰限位插销(32)卡接在所述转动横杆(33)上；

所述俯仰电机(34)与所述控制电路(5)电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种卫星天线车载控制装置，其特征在于：所述卫星天线(4)包括通信天线(41)和支撑架(42)；其中：

所述支撑架(42)为网状钢筋结构，在支撑架(42)底部设置有连接通孔(421)，所述转动横杆(33)穿过所述连接通孔(421)将所述卫星天线(4)固定在所述俯仰转台(3)上；

所述通信天线(41)设置在所述支撑架(42)上。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种卫星天线车载控制装置，其特征在于：所述控制电路(5)包括微处理器(51)、电机驱动模块(52)、人机交互模块(53)和电源模块(54)；其中：

所述微处理器(51)与所述人机交互模块(53)电性连接，实现信息交互；

所述微处理器(51)输出端与所述电机驱动模块(52)输入端电性连接；

所述电机驱动模块(52)输出端与所述水平转台(2)、俯仰转台(3)电性连接；

所述电源模块(54)为所述微处理器(51)、人机交互模块(53)、水平转台(2)和俯仰转台(3)供电。

6.根据权利要求5所述的一种卫星天线车载控制装置，其特征在于：所述人机交互模块(53)采用触摸屏。

7.根据权利要求5所述的一种卫星天线车载控制装置，其特征在于：所述底座(1)上设置有多个固定螺丝槽(11)和走线槽(12)；

所述固定螺丝槽(11)用于所述底座(1)的固定；

所述走线槽(12)用于所述卫星天线(4)、控制电路(5)的走线。

8.根据权利要求5所述的一种卫星天线车载控制装置，其特征在于：所述微处理器(51)采用DSP芯片TMS320F2810。

9.根据权利要求5所述的一种卫星天线车载控制装置，其特征在于：所述电机驱动模块(52)采用电机驱动芯片A3938SLD。

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