CN220545006U - 基于收发信机的Ku/Ka双频段卫星通信背负站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于收发信机的Ku/Ka双频段卫星通信背负站，包括抛物面天线、主体机箱和天线底座，抛物面天线采用碳纤维分瓣式Ku/Ka双频段天线面，其顶部设有馈源，底部设有收发信机，收发信机通过俯仰转动机构与主体机箱相连，主体机箱的箱体采用镁铝合金材质，通过方位转动机构连接有天线底座，主体机箱与各部分之间通过数据连接和电性连接，收发信机射频信号、电源和控制信号的连接采用高低频混插连接器。本实用新型可满足不同频段的需求并快速切换的能力，具有集成度高、携行方便、人机界面友好、操作简单等特点，方便长途运输和长期储存，可单人背负，能适应多种运输工具搭载及当前各种复杂环境应急通信使用，适用于卫星通讯设备技术领域。

Description

基于收发信机的Ku/Ka双频段卫星通信背负站

技术领域

本实用新型属于卫星通讯设备技术领域，具体的说，涉及基于收发信机的Ku/Ka双频段卫星通信背负站。

背景技术

当前国内外以单一频段卫星站为主，有关单位研制出了Ku、Ka频段的移动卫星通信系统，但目前通信系统频段单一，单一的频段卫星通信手段不能满足当前各种复杂环境应急通信使用，而且卫星资源和通信容量受限，且大多尺寸较大，结构复杂，使用者现场更换步骤繁琐，并且对现场使用者各方面的技能要求过高，整套设备携带不够便利，无法适应目前应急救援通信保障的需求，非专业人士基本无法在现场没有支援的情况下由单人完成整个操作。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于收发信机的Ku/Ka双频段卫星通信背负站，用于解决现有技术中通信系统频段单一，且卫星资源和通信容量受限，尺寸较大，结构复杂，使用者现场更换步骤繁琐，并且对现场使用者各方面的技能要求过高，整套设备携带不够便利，无法适应目前应急救援通信保障的需求，不能满足当前各种复杂环境应急通信使用的问题。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

基于收发信机的Ku/Ka双频段卫星通信背负站，包括由上而下依次设置的抛物面天线、集成化的主体机箱和天线底座，所述抛物面天线采用碳纤维分瓣式Ku/Ka双频段天线面，其顶部设有馈源，底部设有收发信机，收发信机通过俯仰转动机构与主体机箱相连，主体机箱的箱体采用镁铝合金材质，通过方位转动机构连接有天线底座，天线底座采用可折叠的快拆结构，主体机箱与各部分之间通过数据连接和电性连接，所述收发信机射频信号、电源和控制信号的连接采用高低频混插连接器。

进一步的，所述主体机箱为一体化设计，集成天线监控板（ACU）、驱动板（ADU）、驱动电机、显示屏、传动部件、MODEM、锂电池、收发信机为一体。

进一步的，所述集成天线监控板（ACU）包括天线主控板，天线主控板数据连接有调制解调器、罗盘定位模块和收发信机，收发信机集成连接有信标接收机、功分器、Ku收发信机和Ka收发信机，Ku收发信机和Ka收发信机与馈源数据连接。

进一步的，所述方位转动机构包括方位电机和方位减速机，俯仰转动机构包括俯仰电机和俯仰减速机，驱动板（ADU）包括方位驱动板，天线主控板通过方位驱动板控制方位电机和方位减速机做旋转动作，通过方位驱动板控制俯仰电机和俯仰减速机做俯仰动作。

进一步的，所述抛物面天线中间设有中心盘，馈源通过中心盘设于抛物面天线顶部，馈源采用集成Ku天线馈源和Ka天线馈源的一体化天线馈源，Ku天线馈源和Ka天线馈源分别与Ku收发信机和Ka收发信机数据连接。

进一步的，所述馈源包括圆波导管、介质支撑和副反射面，圆波导管通过介质支撑设于副反射面上，副反射面通过中心盘设于抛物面天线上。

进一步的，所述罗盘定位模块包括九轴姿态传感器和GPS/北斗定位模块，天线主控板根据九轴姿态传感器和GPS/北斗定位模块提供的姿态信息和定位信息，经驱动板（ADU）控制方位转动机构和俯仰转动机构动作。

进一步的，所述底座为三脚支架结构，三脚支架结构的底座采用快拆系统结构，可实现快速插入自锁，旋转把手快速解锁，包括三个碳纤维材质的伸缩支撑筒，三个伸缩支撑筒成空间角度均布并与方位转动机构相连。

进一步的，所述收发信机射频信号、电源和控制信号的连接采用高低频混插连接器。

本实用新型由于采用了上述的结构，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

本实用新型提供的基于收发信机的Ku/Ka双频段卫星通信背负站可工作于Ku频段或Ka频段卫星通信系统，已突破了双频段小型化馈源、频段切换等关键技术，卫星资源和通信容量大大提高，主体机箱一体化集成，结构简单，采用高低频混插连接器，连接方便，碳纤维分瓣式Ku/Ka双频段天线面和镁铝合金材质的主体机箱箱体，降低了整套设备结构复杂程度和重量，天线底座采用可折叠的快拆结构，便于拆装和收纳，满足实际使用过程中便携背负的要求，提升了卫星通信系统对不同频段的需求并快速切换的能力，具有集成度高、携行方便、人机界面友好、操作简单、业务开通和撤收方便快捷等特点，方便长途运输和长期储存，可单人背负，能适应多种运输工具搭载，可适用于当前各种复杂环境应急通信使用。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

在附图中：

图1为本实用新型提供的Ku/Ka双频段卫星通信背负站的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中背负站的立体图；

图3为本实用新型实施例中方位转动机构的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中旋转座的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中底座的结构示意图；

图6为本实用新型提供的Ku/Ka双频段卫星通信背负站的原理框图。

标注部件：01-馈源，11-圆波导管，12-介质支撑，13-副反射面，14-波段馈源头，02-双频段天线面，03-收发信机，04-俯仰转动机构，41-安装横版，42-主动臂，05-主体机箱，51-锂电池，06-方位转动机构，61-安装底座，611-卡块，62-安装顶座，621-连接座，622-旋转座，623-卡扣，624-卡槽，07-三脚支架。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型公开了一种基于收发信机的Ku/Ka双频段卫星通信背负站，采用方位、俯仰、极化三轴系统，如图1所示，包括由上而下依次设置的抛物面天线、集成化的主体机箱05和天线底座，所述抛物面天线采用碳纤维分瓣式Ku/Ka双频段天线面02，其顶部设有馈源01，底部设有收发信机03，收发信机03通过俯仰转动机构04与主体机箱05相连，主体机箱05的箱体采用镁铝合金材质，通过方位转动机构06连接有天线底座，天线底座采用可折叠的快拆结构，主体机箱05与各部分之间通过数据连接和电性连接，所述收发信机03的射频信号、电源和控制信号的接口之间的连接采用高低频混插连接器。

作为一个优选的实施例，所述主体机箱05为一体化设计，集成天线监控板（ACU）、驱动板（ADU）、驱动电机、显示屏、传动部件、MODEM、锂电池51、收发信机03为一体。所述集成天线监控板（ACU）包括天线主控板，天线主控板数据连接有调制解调器、罗盘定位模块和收发信机03，收发信机03集成连接有信标接收机、功分器、Ku收发信机和Ka收发信机，Ku收发信机和Ka收发信机与馈源01数据连接。所述收发信机03的射频信号、电源和控制信号接口之间的连接采用高低频混插连接器。

各个功能模块之间可根据需求进行连接，连接方式用过相应的数据线或者无线连接即可，具体可根据各模块的说明书中所记载的详细连接方式，用线和连接头连接。本申请中的各功能模块均为现有的功能模块，这些模块配套的说明书中都有详细的使用方法和接线方法，各个功能模块的组合，在过去，都是单独或者使用其中几个模块进行组合使用，效果存在缺陷，而本申请应用权利要中的多个模块，实现了更好的技术效果，本申请需要保护的点不是单个模块的改进，而是多个的系统组合，而本系统中各个模块的连接方式根据相应模块的说明书，本领域技术人员能够实现，甚至普通的施工人员也不难完成。

以往便携卫星站采用的是功放和低噪分体的形式，与便携站的主体机箱05有多根线缆连接，每次切换拆装需要较长时间，且需要连接线缆，对操作者的要求较高。该背负站采用Ku/Ka收发信机频段切换无需连接线缆，高低频混插连接器实现射频信号、电源和控制信号的连接，极大的减少切换时间和学习成本。

作为一个优选的实施例，所述方位转动机构06包括方位电机和方位减速机，俯仰转动机构04包括俯仰电机和俯仰减速机，驱动板（ADU）包括方位驱动板，天线主控板通过方位驱动板控制方位电机和方位减速机做旋转动作，通过方位驱动板控制俯仰电机和俯仰减速机做俯仰动作。如图2所示，所述罗盘定位模块包括九轴姿态传感器和GPS/北斗定位模块，天线主控板根据九轴姿态传感器和GPS/北斗定位模块提供的姿态信息和定位信息，经驱动板（ADU）控制方位转动机构06和俯仰转动机构04动作。所述抛物面天线中间设有中心盘，馈源01通过中心盘设于抛物面天线顶部，馈源01采用集成Ku天线馈源和Ka天线馈源的一体化天线馈源，Ku天线馈源和Ka天线馈源分别与Ku收发信机和Ka收发信机数据连接。所述馈源01包括圆波导管11、介质支撑12和副反射面13，圆波导管11底端通过介质支撑设于副反射面上，副反射面通过中心盘设于抛物面天线上。圆波导管11的顶端设有Ku/Ka双频段的波段馈源头14。

所述俯仰转动机构04还包括主动臂42和从动臂，主动臂42和从动臂底端与主体机箱05转动连接，顶端通过安装横板41设置有收发信机03，主动臂42的底端同时通过俯仰减速机与俯仰电机相连，俯仰电机及俯仰减速机安装于主体机箱内部。通过俯仰电机经俯仰减速机带动主动臂42转动，实现收发信机03和抛物面天线的俯仰角度调整。

Ku/Ka双频段卫星通信背负站采用了一款Ku/Ka双频段卫星天线面，背负站采用方位、俯仰、极化三轴系统，一键对星技术保证非专业人员可对系统进行正确操作，碳纤维和镁铝合金材料的应用大大减小了整体设备的重量。天线经过优化设计，保障了高增益、低旁瓣、优交叉极化隔离度，保证天线系统应用的可靠性。一体化集成锂电池、收发信机03和MODEM，具有集成度高、携行方便、人机界面友好、操作简单、业务开通和撤收方便快捷等特点，方便长途运输和长期储存，可单人背负，能适应多种运输工具搭载。

作为一个优选的实施例，如图1所示，所述底座为三脚支架07结构，三脚支架07结构的底座采用快拆系统结构，可实现快速插入自锁，旋转把手快速解锁，包括三个碳纤维材质的伸缩支撑筒，三个伸缩支撑筒成空间角度均布并与方位转动机构06相连。三脚支架07作为背负站底座，采用碳纤维材质和伸缩支撑筒结构，三脚支架07的安装采用快拆系统，可盲装，实现快速插入自锁，旋转把手快速解锁，既能减轻重量，也能在收藏时减小箱包体积。

具体的，如图2-5所示，所述方位转动机构06包括安装顶座62和安装底座61，伸缩支撑筒为伸缩杆结构，三个伸缩支撑筒的一端通过销轴与安装底座61转动连接，安装顶座62包括连接座621和旋转座622，连接座621与旋转座622转动连接，旋转座622与主体机箱05的底端固定连接，主体机箱05内部设有方位电机和方位减速机，方位电机经方位减速机连接有传动轴，传动轴的输出端设有卡接头，卡接头上开设有卡槽624，安装底座61上设有与卡槽624适配的卡块611，安装底座61与连接座621之间通过适配的快接卡扣623相连，安装时，将卡块611对准卡槽624后，手动使安装底座61和连接座621相对转动，则可实现通过快接卡扣623将三脚支架07与主体机箱05的快速组装连接，天线主控板通过方位驱动板驱动方位电机转动，方位电机通过方位减速机带动传动轴转动，因传动轴的输出端的卡槽624与卡块611相配合，固可以实现主体机箱和三脚支架07的相对转动。该连接结构，可以实现三脚支架07与主体机箱05的快速连接，并能保证相对转动，且三脚支架07收纳方便，且整机拆卸方便，便于携带与运输。

Ku/Ka双频段卫星通信背负站收藏后可放在一个背包内，单人背负。工作时，可快速架设，将三脚支架07底座的伸缩支撑筒撑开后，再将伸缩支撑筒拉开，锁定，背负站主体通过方位输出接口架设在伸缩支撑筒上，再架设（安装）抛物面天线及馈源，加电初始化完成后，进行一键自动对星。当需要切换频段工作时，可快速拆除收发信机和天线中心盘一体化结构，更换另外一套收发信机和天线中心盘一体化结构，重新安装抛物面天线及馈源，即可实现双频段背负站工作模式。

该基于收发信机03的Ku/Ka双频段卫星通信背负站的工作流程如下所示：

a) 背负站上电后，天线主控板进行系统自检，同时罗盘定位模块中的GPS/北斗定位模块获取当前定位信息（包括经度、纬度和高度），三维电子罗盘通过九州姿态传感器提供的背负站姿态数据（包括航向角、横滚角和纵摇角）；

b) 根据罗盘定位模块获得的当前定位信息和姿态信息，通过主体机箱05上的一键对星按钮或前面显示屏进行选择卫星和极化方式，集成天线监控板（ACU）根据卫星经度和定位信息结合当前三维电子罗盘提供的便携天线的姿态数据（包括航向角、横滚角和纵摇角）计算出背负站所需的目标方位和目标俯仰的角度数据发出对星指令；

c) 当发出对星指令后，驱动板（ADU）控制方位电机和俯仰电机将方位和俯仰转动到目标位置（极化根据目标角度手动旋转），信号锁定后通过扫描和步进跟踪来搜索卫星信标信号，并最终把抛物面天线指向定位到信标（信号）值最大的位置，实现对星工作；

d) 背负站完成对星工作后，MODEM通过天线主控板控制收发信机03本振切换和射频开关，进行卫星链路入网工作。

综上所述，本实用新型提供的基于收发信机的Ku/Ka双频段卫星通信背负站可工作于Ku频段或Ka频段卫星通信系统，已突破了双频段小型化馈源01、频段切换等关键技术，卫星资源和通信容量大大提高，主体机箱05一体化集成，结构简单，采用高低频混插连接器，连接方便，碳纤维分瓣式Ku/Ka双频段天线面02和镁铝合金材质的主体机箱05箱体，降低了整套设备结构复杂程度和重量，便于拆装和收纳，满足实际使用过程中便携背负的要求，提升了卫星通信系统对不同频段的需求并快速切换的能力，具有集成度高、携行方便、人机界面友好、操作简单、业务开通和撤收方便快捷等特点，方便长途运输和长期储存，可单人背负，能适应多种运输工具搭载，可适用于当前各种复杂环境应急通信使用。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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、改进等，均应包含在本实用新型权利要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.基于收发信机的Ku/Ka双频段卫星通信背负站，其特征在于：包括由上而下依次设置的抛物面天线、集成化的主体机箱和天线底座，所述抛物面天线采用碳纤维分瓣式Ku/Ka双频段天线面，其顶部设有馈源，底部设有收发信机，收发信机通过俯仰转动机构与主体机箱相连，主体机箱的箱体采用镁铝合金材质，通过方位转动机构连接有天线底座，天线底座采用可折叠的快拆结构，主体机箱与各部分之间通过数据连接和电性连接，收发信机射频信号、电源和控制信号的连接采用高低频混插连接器。

2.根据权利要求1所述的基于收发信机的Ku/Ka双频段卫星通信背负站，其特征在于：所述主体机箱为一体化设计，集成天线监控板ACU、驱动板ADU、驱动电机、显示屏、传动部件、MODEM、锂电池、收发信机为一体。

3.根据权利要求2所述的基于收发信机的Ku/Ka双频段卫星通信背负站，其特征在于：所述集成天线监控板ACU包括天线主控板，天线主控板数据连接有调制解调器、罗盘定位模块和收发信机，收发信机集成连接有信标接收机、功分器、Ku收发信机和Ka收发信机，Ku收发信机和Ka收发信机与馈源数据连接。

4.根据权利要求3所述的基于收发信机的Ku/Ka双频段卫星通信背负站，其特征在于：所述方位转动机构包括方位电机和方位减速机，俯仰转动机构包括俯仰电机和俯仰减速机，驱动板ADU包括方位驱动板，天线主控板通过方位驱动板控制方位电机和方位减速机做旋转动作，通过方位驱动板控制俯仰电机和俯仰减速机做俯仰动作。

5.根据权利要求3所述的基于收发信机的Ku/Ka双频段卫星通信背负站，其特征在于：所述抛物面天线中间设有中心盘，馈源通过中心盘设于抛物面天线顶部，馈源采用集成Ku天线馈源和Ka天线馈源的一体化天线馈源，Ku天线馈源和Ka天线馈源分别与Ku收发信机和Ka收发信机数据连接。

6.根据权利要求1所述的基于收发信机的Ku/Ka双频段卫星通信背负站，其特征在于：所述馈源包括圆波导管、介质支撑和副反射面，圆波导管通过介质支撑设于副反射面上，副反射面通过中心盘设于抛物面天线上。

7.根据权利要求3所述的基于收发信机的Ku/Ka双频段卫星通信背负站，其特征在于：所述罗盘定位模块包括九轴姿态传感器和GPS/北斗定位模块，天线主控板根据九轴姿态传感器和GPS/北斗定位模块提供的姿态信息和定位信息，经驱动板ADU控制方位转动机构和俯仰转动机构动作。

8.根据权利要求1所述的基于收发信机的Ku/Ka双频段卫星通信背负站，其特征在于：所述底座为三脚支架结构，三脚支架结构的底座采用快拆系统结构，可实现快速插入自锁，旋转把手快速解锁，包括三个碳纤维材质的伸缩支撑筒，三个伸缩支撑筒成空间角度均布并与方位转动机构相连。