專利名稱：衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種可應(yīng)用于動中通(移動中的衛(wèi)星地面站通信系統(tǒng))或靜中通 (靜態(tài)中的衛(wèi)星地面站通信系統(tǒng))的衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著社會的進步，衛(wèi)星應(yīng)用越來越廣泛，其信號覆蓋范圍廣，攜帶節(jié)目內(nèi)容多，通訊實時可靠，極大的豐富了人們的生活。因此，產(chǎn)生了對衛(wèi)星天線的需求。衛(wèi)星天線系統(tǒng)基本分兩類動中通衛(wèi)星天線自動跟蹤控制系統(tǒng)和靜中通衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)。人們在外出旅行乘坐各種交通工具時，使用動中通衛(wèi)星天線自動跟蹤控制系統(tǒng)可享受衛(wèi)星節(jié)目帶來的歡樂。靜中通衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)在地理位置相對固定的區(qū)域使用。在移動的載體上接收穩(wěn)定的衛(wèi)星信號，必須使天線系統(tǒng)實時的對準(zhǔn)衛(wèi)星。衛(wèi)星天線所利用的跟蹤技術(shù)主要是雷達目標(biāo)跟蹤算法，包括有步進跟蹤、圓錐掃描跟蹤、單脈沖跟蹤、電子掃描跟蹤等，跟蹤的理論和應(yīng)用已經(jīng)很成熟。動中通衛(wèi)星天線自動跟蹤控制系統(tǒng)是在步進跟蹤技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)形成的。但是，如何在干擾的環(huán)境中保持天線控制系統(tǒng)的性能、快速識別和鎖定衛(wèi)星、并實現(xiàn)不同衛(wèi)星的切換仍是現(xiàn)有技術(shù)有待研究和改進的方面。如何能創(chuàng)設(shè)一種可準(zhǔn)確快速鎖定衛(wèi)星、抗干擾能力強、并可實現(xiàn)不同衛(wèi)星切換的新的動中通衛(wèi)星天線自動跟蹤控制系統(tǒng)，實屬當(dāng)前本領(lǐng)域的重要研究課題之一。此外，目前靜中通衛(wèi)星天線大多是地面固定站，或是手動便攜式地面站，或是半手動半自動的地面站。依靠現(xiàn)有技術(shù)，實現(xiàn)這些地面站與衛(wèi)星的較快對準(zhǔn)，并接收穩(wěn)定可靠的衛(wèi)星信號仍有一定的難度。如何能創(chuàng)設(shè)一種操作簡單，可全自動尋星，且使用壽命長的新型的靜中通衛(wèi)星天線控制系統(tǒng)，也是當(dāng)前的重要改進目標(biāo)之一。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)，使其可準(zhǔn)確快速鎖定衛(wèi)星、抗干擾能力強、并可實現(xiàn)不同衛(wèi)星切換，從而克服現(xiàn)有的衛(wèi)星天線的不足。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型一種衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)，包括室外控制器、 GPS模塊、衛(wèi)星識別電路、高頻頭、室內(nèi)遙控器、方位控制裝置、俯仰控制裝置、極化調(diào)整裝置、天線以及饋源，其中室外控制器內(nèi)置主控MCU ;GPS模塊、衛(wèi)星識別電路、室內(nèi)遙控器、 方位控制裝置、俯仰控制裝置以及極化調(diào)整裝置分別與室外控制器連接；高頻頭分別與饋源、衛(wèi)星識別電路連接；天線分別與方位控制裝置、俯仰控制裝置連接。作為本實用新型的一種改進，所述的室外控制器、室內(nèi)遙控器、衛(wèi)星識別電路采用相互獨立的電源模塊。所述的室外控制器還連接有羅盤。所述的衛(wèi)星識別電路由數(shù)字PLL合成器、衛(wèi)星解調(diào)器、微控制器、電源模塊、輸出衛(wèi)星鎖定電平的驅(qū)動電路、以及輸出自動增益電壓的放大電路組成，其中數(shù)字PLL合成器通過同軸電纜與高頻頭連接，并通過衛(wèi)星解調(diào)器與微控制器連接；電源模塊、驅(qū)動電路和放大電路均與微控制器連接。所述的方位控制裝置包括方位電機、與方位電機連接的方位傳動機構(gòu)、連接方位電機和室外控制器的方位驅(qū)動電路、以及直接連接于室外控制器的方位角速度傳感器；所述的俯仰控制裝置包括俯仰電機、與俯仰電機連接的俯仰傳動機構(gòu)、連接俯仰電機和室外控制器的俯仰驅(qū)動電路、以及直接連接于室外控制器的俯仰限位開關(guān)和俯仰角速度傳感器；所述的極化調(diào)整裝置包括極化電機、與極化電機連接的極化傳動機構(gòu)、連接極化電機和室外控制器的極化驅(qū)動電路、以及直接連接于室外控制器的極化角速度傳感器和極化電位計；上述極化傳動機構(gòu)還與高頻頭連接，天線分別與方位傳動機構(gòu)、俯仰傳動機構(gòu)連接。所述的方位控制裝置包括方位電機、與方位電機連接的方位傳動機構(gòu)、連接方位電機和室外控制器的方位驅(qū)動電路、以及直接連接于室外控制器的方位限位開關(guān)和方位編碼器；所述的俯仰控制裝置包括俯仰電機、與俯仰電機連接的俯仰傳動機構(gòu)、連接俯仰電機和室外控制器的俯仰驅(qū)動電路、以及直接連接于室外控制器的俯仰限位開關(guān)和俯仰編碼器；所述的極化調(diào)整裝置包括極化電機、與極化電機連接的極化傳動機構(gòu)、連接極化電機和室外控制器的極化驅(qū)動電路、以及直接連接于室外控制器的極化編碼器和極化限位開關(guān)； 上述極化傳動機構(gòu)還與高頻頭連接，天線分別與方位傳動機構(gòu)、俯仰傳動機構(gòu)連接。所述的GPS模塊通過其內(nèi)置的RS232串口與室外控制器內(nèi)置的RS232通訊連接， 室內(nèi)遙控器和衛(wèi)星識別電路分別通過各自內(nèi)置的RS485接口與室外控制器內(nèi)置的RS485通訊連接。所述的室內(nèi)遙控器包括微控制芯片和連接于微控制芯片的鍵盤、液晶屏、非易失存儲器。采用這樣的結(jié)構(gòu)后，本實用新型至少具有如下優(yōu)點1、使用了 GPS和羅盤，定位衛(wèi)星時間短，快速鎖定衛(wèi)星，并可搜索不同衛(wèi)星。2、衛(wèi)星識別電路可準(zhǔn)確快速判斷是否是用戶使用的衛(wèi)星。3、增強了系統(tǒng)的抗干擾性。

上述僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術(shù)手段，
以下結(jié)合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳細(xì)說明。圖1是本實用新型衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)應(yīng)用在動中通中的連接組成示意圖。圖2是本實用新型衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)應(yīng)用在靜中通中的連接組成示意圖。圖3是本實用新型衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)的衛(wèi)星識別電路的組成示意圖。
具體實施方式
請參閱圖1、圖2所示，本實用新型衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)，主要包括室外控制器 UGPS模塊2、衛(wèi)星識別電路3、高頻頭4、室內(nèi)遙控器5、方位控制裝置、俯仰控制裝置、極化調(diào)整裝置、天線10和饋源11，較佳的，還包括羅盤9。其中，室外控制器1內(nèi)置主控MCU(Micrc) Control Unit，微控制單元)，是整個系統(tǒng)的核心板，負(fù)責(zé)衛(wèi)星天線的一切動作。GPS模塊2可通過其內(nèi)置的RS232串口與室外控制器1內(nèi)置的RS232通訊連接。室外控制器1、衛(wèi)星識別電路3和室內(nèi)遙控器5采用相互獨立的電源模塊供電，衛(wèi)星識別電路3和室內(nèi)遙控器5都分別通過各自內(nèi)置的RS485接口與室外控制器1內(nèi)置的 RS485通訊連接。由于電機本身就是一種嚴(yán)重的干擾源，再加上外界的污染，系統(tǒng)需要有相應(yīng)的抗干擾措施。本實用新型在常規(guī)抗干擾措施的基礎(chǔ)上增加了隔離的電源模塊，這樣電機電源和各線路板用電就得到了隔離，降低了電源的干擾。請配合參閱圖3所示，衛(wèi)星識別電路3由數(shù)字PLL(Phase LockedLoop，鎖相回路或鎖相環(huán))合成器32、衛(wèi)星解調(diào)器33、微控制器34、電源模塊35、輸出衛(wèi)星鎖定電平的驅(qū)動電路36以及輸出自動增益電壓的放大電路37組成。其中，數(shù)字PLL合成器32通過同軸電纜與高頻頭4連接，并通過衛(wèi)星解調(diào)器33與微控制器34連接。電源模塊35、驅(qū)動電路36和放大電路37均與微控制器34連接。工作時，衛(wèi)星信號經(jīng)高頻頭LNB降頻后送到數(shù)字PLL合成器32。微控制器34根據(jù)已知衛(wèi)星的頻率把數(shù)字PLL合成器32調(diào)諧到衛(wèi)星信號降頻后的頻率上，經(jīng)數(shù)字PLL合成器 32處理后的衛(wèi)星信號輸出到衛(wèi)星解調(diào)器33。微控制器34把已知衛(wèi)星的符碼率賦值到衛(wèi)星解調(diào)器33，衛(wèi)星解調(diào)器33根據(jù)符碼率處理數(shù)字PLL合成器32輸出的信號。當(dāng)衛(wèi)星信號可用時，衛(wèi)星解調(diào)器33認(rèn)為鎖定了衛(wèi)星，通過放大電路37輸出一個突變的自動增益電壓，同時通過通訊告知微控制器34衛(wèi)星已鎖定。微控制器34通過驅(qū)動電路36輸出一個鎖定電平。當(dāng)天線正對準(zhǔn)衛(wèi)星時，放大電路37輸出的自動增益電壓最大。室內(nèi)遙控器5可根據(jù)需要設(shè)置微控制芯片以及連接于微控制芯片的鍵盤、液晶屏、非易失存儲器等設(shè)備。方位控制裝置包括方位電機61，與方位電機61連接的方位傳動機構(gòu)62，連接方位電機61和室外控制器1的方位驅(qū)動電路63，以及在動中通衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)中直接連接于室外控制器1的方位角速度傳感器64，或在靜中通衛(wèi)星天線控制系統(tǒng)中直接連接于室外控制器1的方位編碼器65和方位限位開關(guān)66。俯仰控制裝置包括俯仰電機71，與俯仰電機71連接的俯仰傳動機構(gòu)72，連接俯仰電機71和室外控制器1的俯仰驅(qū)動電路73，直接連接于室外控制器1的俯仰限位開關(guān) 74，以及在動中通衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)中直接連接于室外控制器1的俯仰角速度傳感器 75，或在靜中通衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)中直接連接于室外控制器1的俯仰編碼器76。極化調(diào)整裝置包括極化電機81，與極化電機81連接的極化傳動機構(gòu)82，連接極化電機81和室外控制器1的極化驅(qū)動電路83，以及在動中通衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)中直接連接于室外控制器1的極化角速度傳感器84和極化電位計85，或者在靜中通衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)中直接連接于室外控制器1的極化編碼器86和極化限位開關(guān)87。其中，極化傳動機構(gòu)82還與高頻頭4連接。上述方位傳動機構(gòu)62、俯仰傳動機構(gòu)72分別與天線10連接。饋源11與高頻頭4連接。衛(wèi)星的極化方式有水平極化、垂直極化、左旋極化和右旋極化。由于衛(wèi)星有不同的極化方式，高頻頭4極化角的位置不同。本實用新型以極化電位計85可移動端的電壓來度量極化角度。極化電位計85兩固定端的電壓是5V，電位計可移動端2. 5V為水平極化角的零點。0-2. 5V代表-180度-0度，2. 5V-5V代表0度-180度，這樣均等劃分每一度就只有一個電壓對應(yīng)，室外控制器1的MCU采集極化電位計85可移動端的電壓值就可知道極化角度。同地區(qū)、同衛(wèi)星的水平極化角和垂直極化角相差90度，室外控制器1根據(jù)要使用的極化方式控制極化電機81帶動高頻頭4運行到正確的極化角。本實用新型的極化調(diào)整裝置在實現(xiàn)穩(wěn)定控制的同時，還具有了切換不同衛(wèi)星極化角的功能。羅盤9直接與室外控制器1連接。羅盤9是指示天線所處地理方向的器件。在天線定位衛(wèi)星的方位角時，有了羅盤9的方向指引，可以實現(xiàn)初步的衛(wèi)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，縮短了搜索衛(wèi)星的時間。工作時，本實用新型的室外控制器1接收GPS模塊2傳來的地理經(jīng)緯度和室內(nèi)遙控器5傳來的衛(wèi)星經(jīng)度，室外控制器1的MCU計算衛(wèi)星的方位角、俯仰角和極化角。室外主控器1采集羅盤9的數(shù)據(jù)，確定天線載體的朝向，通過控制方位電機61按最短路徑帶動天線到達衛(wèi)星的方位角處，然后控制俯仰電機71帶動天線抬到俯仰角處。室外控制器IWMCU 根據(jù)衛(wèi)星的極化方式控制極化電機81帶動高頻頭4到極化角。由于使用了羅盤9，天線方位大致已經(jīng)朝向了衛(wèi)星，只在方位角附近搜鎖衛(wèi)星，高頻頭4接收的信號送到衛(wèi)星識別電路3，衛(wèi)星識別電路3經(jīng)判斷后輸出是否鎖定電平。當(dāng)室外控制器1采集到是鎖定電平，天線系統(tǒng)由搜索狀態(tài)進入跟蹤狀態(tài)。根據(jù)衛(wèi)星識別電路3送出的衛(wèi)星信號增益電壓，天線自動找到衛(wèi)星信號最強處，并進行實時跟蹤或鎖定衛(wèi)星。本實用新型衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)，即適合動中通衛(wèi)星天線自動跟蹤控制系統(tǒng)中采用步進跟蹤滿足穩(wěn)定跟蹤，又可應(yīng)用在靜中通衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)的快速鎖定衛(wèi)星。 還可在干擾的環(huán)境中保持天線控制系統(tǒng)的性能，完成衛(wèi)星的識別，快速鎖定衛(wèi)星，并實現(xiàn)不同衛(wèi)星的切換，具有定位快、精度高、鎖定快、全自動、性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)點，適于推廣應(yīng)用。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)，其特征在于包括室外控制器、GPS模塊、衛(wèi)星識別電路、高頻頭、室內(nèi)遙控器、方位控制裝置、俯仰控制裝置、極化調(diào)整裝置、天線以及饋源，其中室外控制器內(nèi)置主控MCU;GPS模塊、衛(wèi)星識別電路、室內(nèi)遙控器、方位控制裝置、俯仰控制裝置以及極化調(diào)整裝置分別與室外控制器連接；高頻頭分別與饋源、衛(wèi)星識別電路連接；天線分別與方位控制裝置、俯仰控制裝置連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述的室外控制器、室內(nèi)遙控器、衛(wèi)星識別電路采用相互獨立的電源模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述的室外控制器還連接有羅盤。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述的衛(wèi)星識別電路由數(shù)字PLL合成器、衛(wèi)星解調(diào)器、微控制器、電源模塊、輸出衛(wèi)星鎖定電平的驅(qū)動電路、以及輸出自動增益電壓的放大電路組成，其中數(shù)字PLL合成器通過同軸電纜與高頻頭連接，并通過衛(wèi)星解調(diào)器與微控制器連接；電源模塊、驅(qū)動電路和放大電路均與微控制器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述的方位控制裝置包括方位電機、與方位電機連接的方位傳動機構(gòu)、連接方位電機和室外控制器的方位驅(qū)動電路、以及直接連接于室外控制器的方位角速度傳感器；所述的俯仰控制裝置包括俯仰電機、與俯仰電機連接的俯仰傳動機構(gòu)、連接俯仰電機和室外控制器的俯仰驅(qū)動電路、以及直接連接于室外控制器的俯仰限位開關(guān)和俯仰角速度傳感器；所述的極化調(diào)整裝置包括極化電機、與極化電機連接的極化傳動機構(gòu)、連接極化電機和室外控制器的極化驅(qū)動電路、以及直接連接于室外控制器的極化角速度傳感器和極化電位計；上述極化傳動機構(gòu)還與高頻頭連接，天線分別與方位傳動機構(gòu)、俯仰傳動機構(gòu)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述的方位控制裝置包括方位電機、與方位電機連接的方位傳動機構(gòu)、連接方位電機和室外控制器的方位驅(qū)動電路、以及直接連接于室外控制器的方位限位開關(guān)和方位編碼器；所述的俯仰控制裝置包括俯仰電機、與俯仰電機連接的俯仰傳動機構(gòu)、連接俯仰電機和室外控制器的俯仰驅(qū)動電路、以及直接連接于室外控制器的俯仰限位開關(guān)和俯仰編碼器；所述的極化調(diào)整裝置包括極化電機、與極化電機連接的極化傳動機構(gòu)、連接極化電機和室外控制器的極化驅(qū)動電路、以及直接連接于室外控制器的極化編碼器和極化限位開關(guān)；上述極化傳動機構(gòu)還與高頻頭連接，天線分別與方位傳動機構(gòu)、俯仰傳動機構(gòu)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述的GPS模塊通過其內(nèi)置的RS232串口與室外控制器內(nèi)置的RS232通訊連接，室內(nèi)遙控器和衛(wèi)星識別電路分別通過各自內(nèi)置的RS485接口與室外控制器內(nèi)置的RS485通訊連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述的室內(nèi)遙控器包括微控制芯片和連接于微控制芯片的鍵盤、液晶屏、非易失存儲器。
專利摘要本實用新型是關(guān)于一種衛(wèi)星天線自動控制系統(tǒng)，包括室外控制器、GPS模塊、衛(wèi)星識別電路、高頻頭、室內(nèi)遙控器、方位控制裝置、俯仰控制裝置、極化調(diào)整裝置、天線以及饋源，其中室外控制器內(nèi)置主控MCU；GPS模塊、衛(wèi)星識別電路、室內(nèi)遙控器、方位控制裝置、俯仰控制裝置以及極化調(diào)整裝置分別與室外控制器連接；高頻頭分別與饋源、衛(wèi)星識別電路連接；天線分別與方位控制裝置、俯仰控制裝置連接。本實用新型操作簡單、全自動尋星、可準(zhǔn)確快速鎖定衛(wèi)星、并可實現(xiàn)不同衛(wèi)星切換。
文檔編號H01Q3/08GK202150552SQ20112004723
公開日2012年2月22日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者徐之敬, 李永強 申請人:北京波爾通導(dǎo)科技有限公司