專利名稱：低輪廓車載平板智能衛(wèi)星天線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)尋星衛(wèi)星天線技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低輪廓車載平板智能衛(wèi)星 天線系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，車載衛(wèi)星天線通常為拋物面天線，主要應(yīng)用于應(yīng)急通信，當(dāng)發(fā)生自然災(zāi)害 時(shí)，迅速組建通信線路，保證搶險(xiǎn)救災(zāi)的順利完成，適用于新聞直播和通信環(huán)境較差的情 況。為實(shí)現(xiàn)多媒體業(yè)務(wù)和話音業(yè)務(wù)，車載衛(wèi)星天線所需增益較大，通信線路的搭建導(dǎo)致天線 反射面和體積較大，使得天線的機(jī)動(dòng)性差，重量大，不易隱蔽，同時(shí)天線設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所需 技術(shù)要求較高，操作不易完成。所以往往在使用時(shí)，反應(yīng)速度不夠迅速，操作不夠簡易，所需 要求較高。上述車載衛(wèi)星天線在設(shè)計(jì)時(shí)，只考慮到高增益情況，對(duì)實(shí)際市場需求了解不夠。為 實(shí)現(xiàn)天線的高增益，使天線的反射面和體積較大，導(dǎo)致天線的機(jī)動(dòng)性差，重量大，不易隱蔽。 同時(shí)天線設(shè)計(jì)時(shí)，專業(yè)性較強(qiáng)，使得操作困難，非專業(yè)人士很難完成操作。
發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是其一、使車載衛(wèi)星天線在收藏狀態(tài)下的輪廓降低； 其二、使其智能化，方便操作。( 二)技術(shù)方案為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種低輪廓車載平板智能衛(wèi)星天線系統(tǒng)，包括 平板天線、天線伺服跟蹤系統(tǒng)以及天線控制系統(tǒng)；所述天線控制系統(tǒng)用于確定所述平板天線當(dāng)前所在地理位置、俯仰、方位和極化 角度，并根據(jù)所述衛(wèi)星天線系統(tǒng)所用通信衛(wèi)星的定位經(jīng)度計(jì)算出所述平板天線工作所需的 俯仰、方位和極化角度，并控制所述天線伺服跟蹤系統(tǒng)將所述平板天線驅(qū)動(dòng)至所需的俯仰、 方位和極化角度，以進(jìn)入尋星過程；并用于在尋星過程中根據(jù)所述天線伺服跟蹤系統(tǒng)實(shí)時(shí) 反饋的所述平板天線的俯仰、方位和極化角度數(shù)據(jù)及接收到的衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)控制所述 平板天線轉(zhuǎn)動(dòng)；所述天線伺服跟蹤系統(tǒng)用于獲取所述平板天線地理位置、俯仰、方位、極化角度和 接收的衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)所述平板天線的反射面轉(zhuǎn)動(dòng)。其中，所述衛(wèi)星天線系統(tǒng)還包括連接于所述平板天線與所述天線伺服跟蹤系統(tǒng)之 間的通信射頻系統(tǒng)，包括分別與所述平板天線連接的功率放大器和接收濾波器、與所述接 收濾波器連接的低噪聲變頻器、與所述低噪聲變頻器連接的線性放大器，以及與所述線性 放大器連接的定向耦合器。其中，所述天線伺服跟蹤系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、極化/方位/俯仰傳動(dòng)裝置、信 標(biāo)接收機(jī)及DVB接收機(jī)。其中信標(biāo)接收機(jī)和DVB接收機(jī)分別與所述定向耦合器連接，所述極化/方位/俯仰傳動(dòng)裝置一端與所述平板天線連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊一端與所述方位/俯 仰/極化傳動(dòng)裝置另一端連接。其中，所述天線控制系統(tǒng)包括天線控制器、方位限位器、傾斜傳感器、方位傳感器、 極化角度傳感器、電子羅盤、GPS接收機(jī)，其中，所述天線控制器分別與所述信標(biāo)接收機(jī)和 DVB接收機(jī)連接；所述方位限位器、傾斜傳感器、方位傳感器、極化角度傳感器、電子羅盤和 GPS接收機(jī)一端分別與所述平板天線連接，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、方位限位器、傾斜傳感器、方 位傳感器、極化角度傳感器、電子羅盤和GPS接收機(jī)另一端分別與所述天線控制器連接。其中，所述天線控制器包括主控制模塊、定時(shí)器模塊，A/D采樣模塊和用于向所述 主控制模塊傳送控制信號(hào)的通信模塊；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、方位限位器、傾斜傳感器、方位 傳感器、極化角度傳感器、電子羅盤和GPS接收機(jī)的另一端分別與所述主控制模塊連接，且 所述定時(shí)器模塊和A/D采樣模塊分別與所述主控制模塊連接；所述A/D采樣模塊分別與所 述信標(biāo)接收機(jī)和DVB接收機(jī)連接。其中，所述平板天線包括依次連接的方喇叭、正交模耦合器的Rx 口功率合成網(wǎng)絡(luò) 和正交模耦合器的Tx 口功率分配網(wǎng)絡(luò)。其中，所述天線系統(tǒng)還包括供電系統(tǒng)，用于為所述天線伺服跟蹤系統(tǒng)、天線控制系 統(tǒng)和通信射頻系統(tǒng)供電。(三)有益效果本發(fā)明的技術(shù)方案通過采用平板天線技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其相對(duì)于傳統(tǒng)拋物面天線 在收藏狀態(tài)下的輪廓更低；且通過配備智能控制系統(tǒng)，使得操作簡單，方便非專業(yè)人士操作。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的衛(wèi)星天線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的衛(wèi)星天線系統(tǒng)的天線控制系統(tǒng)的部分組成結(jié)構(gòu)及其與天 線伺服跟蹤系統(tǒng)的連接示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例的衛(wèi)星天線系統(tǒng)的天線控制系統(tǒng)的部分組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例的衛(wèi)星天線系統(tǒng)的平板天線結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例的衛(wèi)星天線系統(tǒng)的控制軟件的算法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施 例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。如圖1所示，本發(fā)明的低輪廓車載平板自動(dòng)尋星衛(wèi)星天線系統(tǒng)包括上層和下層兩 部分。上層包括平板天線、天線伺服跟蹤系統(tǒng)和通信射頻系統(tǒng)，下層包括天線控制系統(tǒng)和供 電系統(tǒng)，天線伺服跟蹤系統(tǒng)、和通信射頻系統(tǒng)和天線控制系統(tǒng)構(gòu)成本發(fā)明衛(wèi)星天線系統(tǒng)的 智能控制系統(tǒng)。平板天線包括方喇叭、正交模耦合器的Rx 口功率合成網(wǎng)絡(luò)和正交模耦合器的Tx 口功率分配網(wǎng)絡(luò)；天線伺服跟蹤系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、極化/方位/俯仰傳動(dòng)裝置、信標(biāo)接收機(jī)、DVB接收機(jī)；天線控制系統(tǒng)包括天線控制器、方位限位器、傾斜傳感器、方位傳感器、極化角度 傳感器、電子羅盤和GPS接收機(jī)。天線控制器包括主控制模塊、定時(shí)器設(shè)置模塊，A/D采樣 模塊，用于監(jiān)控計(jì)算機(jī)的通信模塊，以及各模塊的控制軟件。通信射頻系統(tǒng)包括功率放大器、低噪聲變頻器、定向耦合器、線性放大器和接收濾 波器；供電系統(tǒng)用于為天線伺服跟蹤系統(tǒng)、天線控制系統(tǒng)和通信射頻系統(tǒng)供電。本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)工作原理如下天線控制系統(tǒng)根據(jù)其GPS接收機(jī)、傾斜傳感 器、方位傳感器、電子羅盤和極化角度傳感器確定天線所在地理位置、天線的俯仰、方位和 極化角度，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)和所用的通信衛(wèi)星的定位經(jīng)度，計(jì)算出天線所需的俯仰、方位 和極化角度，即理論工作位置，并控制天線伺服跟蹤系統(tǒng)的方位/俯仰傳動(dòng)裝置將天線驅(qū) 動(dòng)至所需的俯仰、方位和極化角度，并控制極化傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，使天線的極化角與通信衛(wèi)星 上的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的極化角匹配，進(jìn)入尋星過程，圖1中的極化/方位/俯仰傳動(dòng)裝置由極化 傳動(dòng)裝置、方位傳動(dòng)裝置和俯仰傳動(dòng)裝置組成。天線尋星過程中，天線接收衛(wèi)星發(fā)出的電磁波，并傳送到通信射頻系統(tǒng)的低噪聲 變頻器，經(jīng)過放大以后，把信號(hào)傳送到信標(biāo)/DVB接收機(jī)，經(jīng)過信標(biāo)/DVB接收機(jī)計(jì)算出AGC 電平值，把AGC電平值反饋回主控制模塊中的主控制芯片，主控制芯片根據(jù)AGC電平值調(diào)整 天線方位/俯仰角度，使天線準(zhǔn)備走到AGC電平值最大處，實(shí)現(xiàn)精確對(duì)星。下面描述系統(tǒng)各子模塊的功能。如圖1 4所示，平板天線的第一層是方喇叭輻射層，其作用是發(fā)送和接收電磁 波，第二層是正交模耦合器的Rx 口功率合成網(wǎng)絡(luò)，其作用是把各個(gè)方喇叭接收到的電磁波 能量合成并傳送到低噪聲變頻器，第三層是正交模耦合器的Tx 口功率分配網(wǎng)絡(luò)，其作用是 把從功率放大器傳送過來的信號(hào)分配到各個(gè)方喇叭發(fā)送出去。天線控制系統(tǒng)中的天線控制器作用是根據(jù)接收到的天線狀態(tài)數(shù)據(jù)，控制天線傳動(dòng) 裝置轉(zhuǎn)動(dòng)；傾斜傳感器作用是采集天線當(dāng)前的俯仰角度并將其傳送給天線控制器；方位傳 感器作用是采集天線當(dāng)前的方位角度并將其傳送給天線控制器；方位限位器是表示水平轉(zhuǎn) 動(dòng)方向的限位器(在衛(wèi)星天線中，方位特指水平方向)，用于在開機(jī)初始化階段供天線控制 系統(tǒng)確定天線反射面當(dāng)前相對(duì)于天線基座的位置，并防止天線在水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)超出安全 工作范圍；電子羅盤作用是把天線當(dāng)前的方位傳送給天線控制器；極化角度傳感器作用是 采集天線當(dāng)前的極化角度并將其傳送給天線控制器；GPS接收機(jī)作用是把天線當(dāng)前的地理 位置傳送給天線控制器。定時(shí)器設(shè)置模塊及其控制軟件作用是完成串口數(shù)據(jù)的處理和設(shè)置 中斷的時(shí)間；A/D采樣模塊及其控制軟件作用是把數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)相互轉(zhuǎn)換；電子羅 盤、傾斜傳感器和GPS接收機(jī)控制軟件作用是把電子羅盤獲得的天線方位角數(shù)據(jù)、傾斜傳 感器獲得的天線傾斜角數(shù)據(jù)和GPS接收機(jī)獲得的天線工作點(diǎn)經(jīng)緯度數(shù)據(jù)傳送到主控制模 塊；用于監(jiān)控計(jì)算機(jī)的通信模塊及其控制軟件作用是把計(jì)算機(jī)中的控制信號(hào)傳送到主控制 模塊中；所述主控制模塊及其控制軟件作用是接收控制信號(hào)并發(fā)出控制指令。天線伺服跟蹤系統(tǒng)中的極化/方位/俯仰傳動(dòng)裝置作用是控制天線的極化/方位 /俯仰角度；電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊及其控制軟件作用是驅(qū)動(dòng)和控制極化/方位/俯仰傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn) 動(dòng)。
通信射頻系統(tǒng)包括功率放大器、低噪聲變頻器、定向耦合器、線性放大器和接收濾 波器；其中，功率放大器作用是把要發(fā)射的信號(hào)變?yōu)楦哳l高輸出功率的射頻信號(hào)；低噪聲 變頻單元模塊作用是把天線接收到的微弱信號(hào)在保持低噪聲系數(shù)條件下進(jìn)行信號(hào)功率放 大；定向耦合器作用是把單路的信號(hào)分為兩路；線性放大器作用是把輸入信號(hào)放大到需要 的功率電平；接收濾波器作用是把接收信號(hào)中的部分噪聲濾除。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種低輪廓車載平板智能衛(wèi)星天線系統(tǒng)，其特征在于，包括平板天線、天線伺服跟蹤系統(tǒng)以及天線控制系統(tǒng)；所述天線控制系統(tǒng)用于確定所述平板天線當(dāng)前所在地理位置、俯仰、方位和極化角度，并根據(jù)所述衛(wèi)星天線系統(tǒng)所用通信衛(wèi)星的定位經(jīng)度計(jì)算出所述平板天線工作所需的俯仰、方位和極化角度，并控制所述天線伺服跟蹤系統(tǒng)將所述平板天線驅(qū)動(dòng)至所需的俯仰、方位和極化角度，以進(jìn)入尋星過程；并用于在尋星過程中根據(jù)所述天線伺服跟蹤系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋的所述平板天線的俯仰、方位和極化角度數(shù)據(jù)及接收到的衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)控制所述平板天線轉(zhuǎn)動(dòng)；所述天線伺服跟蹤系統(tǒng)用于獲取所述平板天線地理位置、俯仰、方位、極化角度和接收的衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)所述平板天線的反射面轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的低輪廓車載平板智能衛(wèi)星天線系統(tǒng)，其特征在于，所述衛(wèi)星天 線系統(tǒng)還包括連接于所述平板天線與所述天線伺服跟蹤系統(tǒng)之間的通信射頻系統(tǒng)，包括分 別與所述平板天線連接的功率放大器和接收濾波器、與所述接收濾波器連接的低噪聲變頻 器、與所述低噪聲變頻器連接的線性放大器，以及與所述線性放大器連接的定向耦合器。
3.如權(quán)利要求2所述的低輪廓車載平板智能衛(wèi)星天線系統(tǒng)，其特征在于，所述天線伺 服跟蹤系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、極化/方位/俯仰傳動(dòng)裝置、信標(biāo)接收機(jī)及DVB接收機(jī)，其 中信標(biāo)接收機(jī)和DVB接收機(jī)分別與所述定向耦合器連接，所述極化/方位/俯仰傳動(dòng)裝置 一端與所述平板天線連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊一端與所述方位/俯仰/極化傳動(dòng)裝置另一端連 接。
4.如權(quán)利要求3所述的低輪廓車載平板智能衛(wèi)星天線系統(tǒng)，其特征在于，所述天線控 制系統(tǒng)包括天線控制器、方位限位器、傾斜傳感器、方位傳感器、極化角度傳感器、電子羅 盤、GPS接收機(jī)，其中，所述天線控制器分別與所述信標(biāo)接收機(jī)和DVB接收機(jī)連接；所述方位 限位器、傾斜傳感器、方位傳感器、極化角度傳感器、電子羅盤和GPS接收機(jī)一端分別與所 述平板天線連接，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、方位限位器、傾斜傳感器、方位傳感器、極化角度傳感 器、電子羅盤和GPS接收機(jī)另一端分別與所述天線控制器連接。
5.如權(quán)利要求4所述的低輪廓車載平板智能衛(wèi)星天線系統(tǒng)，其特征在于，所述天線控 制器包括主控制模塊、定時(shí)器模塊，A/D采樣模塊和用于向所述主控制模塊傳送控制信號(hào)的 通信模塊；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、方位限位器、傾斜傳感器、方位傳感器、極化角度傳感器、電 子羅盤和GPS接收機(jī)的另一端分別與所述主控制模塊連接，且所述定時(shí)器模塊和A/D采樣 模塊分別與所述主控制模塊連接；所述A/D采樣模塊分別與所述信標(biāo)接收機(jī)和DVB接收機(jī) 連接。
6.如權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的低輪廓車載平板智能衛(wèi)星天線系統(tǒng)，其特征在于，所 述平板天線包括依次連接的方喇叭、正交模耦合器的Rx 口功率合成網(wǎng)絡(luò)和正交模耦合器 的Tx 口功率分配網(wǎng)絡(luò)。
7.如權(quán)利要求2 5任一項(xiàng)所述的低輪廓車載平板智能衛(wèi)星天線系統(tǒng)，其特征在于，所 述天線系統(tǒng)還包括供電系統(tǒng)，用于為所述天線伺服跟蹤系統(tǒng)、天線控制系統(tǒng)和通信射頻系 統(tǒng)供電。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低輪廓車載平板智能衛(wèi)星天線系統(tǒng)，包括平板天線、天線伺服跟蹤系統(tǒng)及天線控制系統(tǒng)；天線控制系統(tǒng)用于確定天線當(dāng)前地理位置、俯仰、方位和極化角度，并根據(jù)衛(wèi)星天線系統(tǒng)所用通信衛(wèi)星的定位經(jīng)度計(jì)算出天線所需俯仰、方位和極化角度，并將平板天線驅(qū)動(dòng)至所需俯仰、方位和極化角度，進(jìn)入尋星過程；并用于在尋星過程中根據(jù)天線伺服跟蹤系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋的天線的俯仰、方位和極化角度數(shù)據(jù)及接收到的衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)控制天線轉(zhuǎn)動(dòng)，天線伺服跟蹤系統(tǒng)用于獲取天線地理位置、天線的俯仰、方位和極化角度數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過采用平板天線技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其相對(duì)于傳統(tǒng)拋物面天線在收藏狀態(tài)下的輪廓更低；通過配備智能控制系統(tǒng)，使得操作簡單。
文檔編號(hào)H01Q3/02GK101950852SQ20101023480
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者安振華, 寇松江, 張保和, 楊繼寬, 謝繼東, 趙志強(qiáng), 阮愛民, 陳正川 申請(qǐng)人:北京市信息技術(shù)應(yīng)用研究所;北京愛科迪信息通訊技術(shù)有限公司