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，迅速組建通信線路，保證搶險救災(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，使得天線的機動性差，重量大，不易隱蔽，同時天線設(shè)計結(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，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)計時，只考慮到高增益情況，對實際市場需求了解不夠。為 實現(xiàn)天線的高增益，使天線的反射面和體積較大，導(dǎo)致天線的機動性差，重量大，不易隱蔽。 同時天線設(shè)計時，專業(yè)性較強，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)動至所需的俯仰、 方位和極化角度，以進入尋星過程；并用于在尋星過程中根據(jù)所述天線伺服跟蹤系統(tǒng)實時 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)星信號強度數(shù)據(jù)控制所述 平板天線轉(zhuǎn)動；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)星信號強度數(shù)據(jù)，驅(qū)動所述平板天線的反射面轉(zhuǎn)動。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)包括電機驅(qū)動模塊、極化/方位/俯仰傳動裝置、信 標接收機及DVB接收機。其中信標接收機和DVB接收機分別與所述定向耦合器連接，所述極化/方位/俯仰傳動裝置一端與所述平板天線連接，電機驅(qū)動模塊一端與所述方位/俯 仰/極化傳動裝置另一端連接。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，其中，所述天線控制器分別與所述信標接收機和 DVB接收機連接；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接收機一端分別與所述平板天線連接，所述電機驅(qū)動模塊、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的通信模塊；所述電機驅(qū)動模塊、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接收機的另一端分別與所述主控制模塊連接，且 所述定時器模塊和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 述信標接收機和DVB接收機連接。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)進行設(shè)計，使其相對于傳統(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。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施 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)包括電機驅(qū)動模塊、極化/方位/俯仰傳動裝置、信標接收機、DVB接收機；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。天線控制器包括主控制模塊、定時器設(shè)置模塊，A/D采樣 模塊，用于監(jiān)控計算機的通信模塊，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、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/俯仰傳動裝置將天線驅(qū) 動至所需的俯仰、方位和極化角度，并控制極化傳動裝置轉(zhuǎn)動，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，進入尋星過程，圖1中的極化/方位/俯仰傳動裝置由極化 傳動裝置、方位傳動裝置和俯仰傳動裝置組成。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，把信號傳送到信標/DVB接收機，經(jīng)過信標/DVB接收機計算出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，使天線準備走到AGC電平值最大處，實現(xiàn)精確對星。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分配到各個方喇叭發(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 裝置轉(zhuǎn)動；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)前相對于天線基座的位置，并防止天線在水平方向轉(zhuǎn)動時超出安全 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接收機作用是把天線當(dāng)前的地理 位置傳送給天線控制器。定時器設(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 中斷的時間；A/D采樣模塊及其控制軟件作用是把數(shù)字信號和模擬信號相互轉(zhuǎn)換；電子羅 盤、傾斜傳感器和GPS接收機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接收機獲得的天線工作點經(jīng)緯度數(shù)據(jù)傳送到主控制模 塊；用于監(jiān)控計算機的通信模塊及其控制軟件作用是把計算機中的控制信號傳送到主控制 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/俯仰傳動裝置作用是控制天線的極化/方位 /俯仰角度；電機驅(qū)動模塊及其控制軟件作用是驅(qū)動和控制極化/方位/俯仰傳動裝置轉(zhuǎn) 動。
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)射的信號變?yōu)楦哳l高輸出功率的射頻信號；低噪聲 變頻單元模塊作用是把天線接收到的微弱信號在保持低噪聲系數(shù)條件下進行信號功率放 大；定向耦合器作用是把單路的信號分為兩路；線性放大器作用是把輸入信號放大到需要 的功率電平；接收濾波器作用是把接收信號中的部分噪聲濾除。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(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和潤飾，這些改進和潤飾 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
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)動至所需的俯仰、方位和極化角度，以進入尋星過程；并用于在尋星過程中根據(jù)所述天線伺服跟蹤系統(tǒng)實時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)星信號強度數(shù)據(jù)控制所述平板天線轉(zhuǎn)動；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)星信號強度數(shù)據(jù)，驅(qū)動所述平板天線的反射面轉(zhuǎn)動。
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)包括電機驅(qū)動模塊、極化/方位/俯仰傳動裝置、信標接收機及DVB接收機，其 中信標接收機和DVB接收機分別與所述定向耦合器連接，所述極化/方位/俯仰傳動裝置 一端與所述平板天線連接，電機驅(qū)動模塊一端與所述方位/俯仰/極化傳動裝置另一端連 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，其中，所述天線控制器分別與所述信標接收機和DVB接收機連接；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接收機一端分別與所 述平板天線連接，所述電機驅(qū)動模塊、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的 通信模塊；所述電機驅(qū)動模塊、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接收機的另一端分別與所述主控制模塊連接，且所述定時器模塊和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接收機和DVB接收機 連接。
6.如權(quán)利要求1 5任一項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)度計算出天線所需俯仰、方位和極化角度，并將平板天線驅(qū)動至所需俯仰、方位和極化角度，進入尋星過程；并用于在尋星過程中根據(jù)天線伺服跟蹤系統(tǒng)實時反饋的天線的俯仰、方位和極化角度數(shù)據(jù)及接收到的衛(wèi)星信號強度數(shù)據(jù)控制天線轉(zhuǎn)動，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)進行設(shè)計，使其相對于傳統(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H01Q3/02GK101950852SQ20101023480
公開日2011年1月19日 申請日期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, 阮愛民, 陳正川 申請人: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