專利名稱：包括定向輔助設(shè)備的接收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括定向輔助設(shè)備的接收系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及要求高度精確、廉價定向的接收系統(tǒng)，例如，裝配了返回信道的用戶衛(wèi)星接收系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
衛(wèi)星通信系統(tǒng)需要天線與衛(wèi)星的精確校準(zhǔn)以建立鏈接。C波段(4-6GHz)和Ku波段(11-12GHz)的衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)需要大約1°至2°的定向精確度。所使用的定向技術(shù)提供了與衛(wèi)星大約0.4°的校準(zhǔn)調(diào)整。該調(diào)整是手工的，由專業(yè)安裝者或個人完成。還已知表示接收強度的信息需要進(jìn)行這種類型的調(diào)整。
對于雙向系統(tǒng)，即，帶有發(fā)射機的系統(tǒng)，定向必須更加精確的原因有兩個。第一個原因在于如果定向不精確，則用戶終端的發(fā)射信道會對鄰近的衛(wèi)星產(chǎn)生干擾并破壞其通信系統(tǒng)。第二個原因在于天線子系統(tǒng)在發(fā)射中比在接收中具有更高的增益(以使發(fā)射功率最小)，并且因此主波束更窄，從而需要大約0.1°的更精確的定向。
因此，安裝者必須執(zhí)行可能需要昂貴裝備的精確定向以便相對于衛(wèi)星足夠精確地定位天線。這種定向操作還可能占用很長時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種定向輔助設(shè)備以幫助安裝者更快地定向天線。為此，輔助裝置用于指導(dǎo)安裝者獲得更精確的調(diào)整。輔助裝置指導(dǎo)操作者采用附加的測量點并確定要進(jìn)行的校正。
本發(fā)明是一種無線電波接收系統(tǒng)，其包括裝配了接收裝置和用于測量接收信號強度的裝置的室內(nèi)單元；通過至少一根同軸電纜與室內(nèi)單元相連的室外單元，所述室外單元安全地附著于必須指向遠(yuǎn)程發(fā)射機的天線上；機械調(diào)整裝置，用于調(diào)整天線的定位；輔助裝置，用于向操作者提供操作者調(diào)整指令并且操作者可以與其進(jìn)行交互。
優(yōu)選地，輔助裝置可以包括放置于室內(nèi)單元的處理裝置，用于根據(jù)信號強度測量值為操作者產(chǎn)生指令；以及室外模塊，能夠使操作者接收指令并向室內(nèi)單元發(fā)送調(diào)整結(jié)束信息。所述室外模塊可以包括按鈕、頭戴式耳機和用于與室內(nèi)單元相連的連接?？梢栽O(shè)計連接，使其與衛(wèi)星返向信道相連?？梢栽O(shè)計連接，使其與室外單元的音頻輸出。指令可以包括根據(jù)強度測量值來合成的預(yù)先記錄的消息。
本發(fā)明還是一種用于接收系統(tǒng)的輔助天線定位方法，在所述接收系統(tǒng)中，進(jìn)行粗調(diào)以獲得天線的粗定向，隨后進(jìn)行一系列微調(diào)步驟，其中指導(dǎo)操作者采用與粗定向的天線旋轉(zhuǎn)相對應(yīng)的測量點來確定最優(yōu)設(shè)置。
在粗調(diào)步驟序列期間，操作者可以自由地移動天線，同時接收表示所接收信號的強度的信息。表示所接收信號的強度的信息可以是聲音幅度和/或根據(jù)所接收信號強度的調(diào)制頻率。
當(dāng)粗調(diào)步驟系列結(jié)束時，存儲所接收信號強度測量值，微調(diào)步驟序列可以包括以下步驟-相對于與第一方向中的粗調(diào)相對應(yīng)的位置，在方位角和/或高度方向上旋轉(zhuǎn)可確定的量，并存儲所接收信號的強度，-相對于與第一方向相反的第二方向中的粗調(diào)相對應(yīng)的位置，在方位角和/或高度方向上旋轉(zhuǎn)可確定的量，并存儲所接收信號強度，-根據(jù)已所測量的信號強度的存儲，計算最優(yōu)位置并根據(jù)所進(jìn)行的計算向操作者輸出調(diào)整信息。
可以通過操作員按下發(fā)起存儲所接收信號強度的按鈕來確定每一個旋轉(zhuǎn)步驟的結(jié)束。


當(dāng)閱讀參考附圖的以下描述時，將會更好地理解本發(fā)明，并且會顯現(xiàn)出本發(fā)明的其它具體性質(zhì)和優(yōu)點，其中
圖1表示衛(wèi)星接收系統(tǒng)；圖2在功能上表示本發(fā)明的優(yōu)選實施例；圖3非常詳細(xì)地表示了圖2的實施例。
具體實施例方式
圖1表示衛(wèi)星接收系統(tǒng)，其包括包含室外接收單元2的天線1，把接收信號轉(zhuǎn)化為對用戶裝置4有用的信號的室內(nèi)接收單元3，以及至少一根連接室外單元2和室內(nèi)單元3的連接電纜5。本發(fā)明的目的是改進(jìn)天線的定向，特別是針對具有返回信道的接收系統(tǒng)，換句話說，即雙向系統(tǒng)。盡管其可以用于單向接收系統(tǒng)，但以下所述的系統(tǒng)是雙向系統(tǒng)。
圖2詳細(xì)描述了本發(fā)明的實施例，其中，在接收模式中，室外單元2與室內(nèi)單元3之間的連接經(jīng)過了用于接收的同軸電纜5并經(jīng)過用于發(fā)射的同軸電纜5’。同軸電纜5’也用于調(diào)整天線的位置以縮短要使用的電纜。因此，根據(jù)本發(fā)明，同軸電纜5’連接到室外模塊6而不是室外單元2的返回信道終端(虛線連接所示)。
室外單元2是已知類型的室外單元，例如雙向LNB，因此不對其進(jìn)行詳細(xì)的描述。室內(nèi)單元3是例如包括返回信道的用于交互節(jié)目的衛(wèi)星解碼器。室內(nèi)單元3主要包括LNB電源裝置300，接收裝置301，返回信道裝置302以及定向輔助裝置303。將電源裝置300和接收裝置301根據(jù)已知技術(shù)與接收電纜5相連。電源裝置300還包括用于控制LNB的控制裝置，例如根據(jù)DiSEqC標(biāo)準(zhǔn)。返回信道裝置302和定向輔助裝置303經(jīng)過開關(guān)304連接到電纜5’。
室外模塊6裝配了向電纜5’施加短路的按鈕600。電容器601將電纜5’的中心連接到耳機602。
圖3在結(jié)構(gòu)上更加詳細(xì)地示出了在微型控制器310附近構(gòu)造的室內(nèi)單元3，例如，參考STMicroelectronics生產(chǎn)的STI5516的電路。微型控制器310具有存儲器和使其根據(jù)構(gòu)成室內(nèi)單元3的資源集進(jìn)行多個控制和處理功能的處理器。微型控制器310還具有多種輸入/輸出，其中一些是二進(jìn)制，而其它是模擬的；以及具有至少控制總線311，例如12C總線，其用于發(fā)送命令和與構(gòu)成室內(nèi)單元3的其它元件交換數(shù)據(jù)。
接收裝置301包括帶通濾波器312，其從電纜5的衛(wèi)星中頻帶中選擇信號，以便為可變增益放大器313提供所述信號。將由放大器313放大的信號提供給變換電路314，變換電路314將從中頻帶選擇的信道變換到基帶。變換電路包括由微型控制器310經(jīng)過總線311控制的頻率合成器。解調(diào)電路315把基帶信道轉(zhuǎn)換為與解調(diào)信號相對應(yīng)的比特流。將比特流提供給微型控制器310的二進(jìn)制輸入端，微型控制器310用于處理和格式化所接收到的數(shù)據(jù)，然后將其提供給用戶裝置4。解調(diào)電路315是例如參考由STMicroelectronics生產(chǎn)和銷售的STV299的電路。該解調(diào)電路315由可以讀寫所述解調(diào)電路315中寄存器的微型控制器310監(jiān)視和控制。在解調(diào)電路315的寄存器中，一個寄存器與被發(fā)送到可變增益放大器313的AGC放大設(shè)定點相對應(yīng)，而另一個寄存器與從變換電路314所接收的信號的強度測量值相對應(yīng)。這兩個寄存器內(nèi)容的組合為給定信道的所接收信號提供了相對準(zhǔn)確的測量值。
返回信道裝置302包括調(diào)制電路316，用于接收源自微型控制器310的比特流并在基帶中對其調(diào)制。然后，由變換電路對調(diào)制信號進(jìn)行變換，然后由濾波器318進(jìn)行濾波，然后經(jīng)過開關(guān)304提供給電纜5’。
主要利用微型控制器310實現(xiàn)定向輔助裝置303，所述微型控制器310經(jīng)過電容器319將音頻信號提供給與開關(guān)304相連的模擬輸出端。為了檢測通過按鈕600施加的短路，將微型控制器310的二進(jìn)制輸入端經(jīng)過電阻器320連接到開關(guān)304，還將二進(jìn)制輸入端經(jīng)過用于去除成音頻率的電容器321連接到地。二進(jìn)制輸入端也有較高電平的上拉裝置。
由于已知電源裝置300，接收裝置301以及返回信道裝置302，現(xiàn)在僅詳述輔助裝置303的操作。
首先，操作者指示室內(nèi)單元3工作于定向輔助模式。微型控制器310定位開關(guān)304，以便將輔助裝置303連接到電纜5’。然后，操作者可以在天線1附近移動并將室外模塊6連接到電纜5’以及將電纜5連接到室外單元2。
為了定位天線，可以設(shè)想存在兩種可能性。第一可能性是天線僅簡單裝備了只能在相對于支架的給定位置保護天線的固定裝置。操作者必須設(shè)置機械定位設(shè)備，如從現(xiàn)有技術(shù)所知。定位設(shè)備保護天線并且具有調(diào)節(jié)螺釘，以在方向角和高度上調(diào)整天線的位置。當(dāng)定位完成時，固定固定裝置，并且可以移去定位設(shè)備。第二可能性是天線固定裝置包括方向角和高度調(diào)節(jié)螺釘。在兩種情況下，操作者可以直接或者經(jīng)過調(diào)節(jié)螺釘作用于天線位置。
首先，操作者通過手工移動天線來非常粗略且非常近似的定位天線。在此之前，例如，他或她按下向室內(nèi)單元3發(fā)出定位啟動信號的按鈕。微型控制器310把接收裝置定位于預(yù)先已知的要指向的衛(wèi)星信道。然后，微型控制器以例如每秒鐘十次，周期地讀取解調(diào)器315的寄存器，以便測量該信道的信號強度。當(dāng)測量每一個強度時，微型控制器產(chǎn)生其頻率和幅度依賴于測量強度的信號，由微型控制器的模擬輸出提供該信號。在示例中，按照以下方式產(chǎn)生信號所接收信號的強度越強，所產(chǎn)生的信號頻率就越高并且其幅度越大。操作者收聽耳機中的信號并移動天線，直到他/她聽到最大且最尖銳的聲音。該定位類型是已知的并且用于定位精確度小于0.4°的天線。當(dāng)粗定位天線后，操作者按下按鈕，以發(fā)出粗定位結(jié)束信號。然后，微型控制器310存儲以下被稱作Pg的測量信號強度。
接下來，進(jìn)行一系列天線定位微調(diào)步驟。將微型控制器310的存儲器中預(yù)先記錄的消息經(jīng)過微型控制器310的模擬輸出和耳機602發(fā)送到操作者，從而指示天線向西旋轉(zhuǎn)0.4°的方位角。可以使用通?？潭鹊恼{(diào)節(jié)螺釘相對精確地完成這種移動。當(dāng)已經(jīng)進(jìn)行了移動后，操作者按下按鈕，用于觸發(fā)具有該旋轉(zhuǎn)的、被表示為Pa的所接收信號強度的存儲。然后，向操作者發(fā)送另一個消息，以指示天線向東移動0.8°的方位角。一旦已經(jīng)進(jìn)行了移動，操作者按下按鈕，再次存儲被表示為Pb的所接收信號強度。
然后，利用以下公式給出在粗定位方法中獲得的定向誤差
E＝arctan((Pa-Pb)/(Pa+Pb)*cotan(N*D))/N其中E是要確定的定向誤差arctan是正切函數(shù)的倒數(shù)cotan是正切函數(shù)的逆運算/表示除法*表示乘法D是角度定向誤差值(在示例中是0.4°)N是滿足由以下函數(shù)近似確定的天線的主發(fā)射瓣的天線參數(shù)P＝P0*cos(N*a)，其中P0是天線中心的最大發(fā)射功率，且P是以角度a遠(yuǎn)離天線發(fā)射中心的發(fā)射功率。
從與信號強度Pg相對應(yīng)的角度位置和與表示通過了由應(yīng)用最小平方方法所測得的三點的天線主發(fā)射瓣的曲線的最大值相對應(yīng)的角度之間所獲得的相移來推導(dǎo)該公式。可以使用天線的主發(fā)射瓣的其它近似。
在計算的結(jié)束，微型控制器向操作者發(fā)送消息，通知他或她相對于與粗設(shè)置相對應(yīng)的位置，對方位角的設(shè)置進(jìn)行E°的調(diào)整。一旦調(diào)整完成，操作者按下按鈕，以存儲對應(yīng)的信號強度并把其作為新的參考信號強度Pr。
然后，將消息發(fā)送到操作者，以指示在高度方向上，天線向上旋轉(zhuǎn)0.4°。操作者使用高度調(diào)節(jié)螺釘進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)移動完成時，操作者按下觸發(fā)該旋轉(zhuǎn)的接收信號強度存儲的按鈕，給出新的信號強度Pa。然后，將另一消息發(fā)送到操作者，以指示在高度方向上，天線向下移動0.8°。一旦移動完成，操作者按下按鈕，與新的信號強度Pb相同，再次存儲所接收信號的強度。微型控制器310計算利用上述公式得到的高度上的校正誤差，然后，向操作者輸出指示要進(jìn)行的校正的消息。
然后，操作者最終將天線鎖定于合適的位置。這種調(diào)整方法提供了小于0.05°的定位精度。
可以設(shè)想一些改進(jìn)。發(fā)送給操作者的消息可以是各種類型。第一種消息類型在于向操作者指示使用微調(diào)螺釘引起的偏移程度。然后，操作者必須記住與調(diào)整螺釘轉(zhuǎn)動一圈相對應(yīng)的角度位移。
第二種消息類型可以由指示要施加于調(diào)整螺釘?shù)霓D(zhuǎn)動圈數(shù)或四分之一圈數(shù)的消息構(gòu)成。為此，將不同的微調(diào)裝置存儲于室內(nèi)單元3中，以使螺釘?shù)囊蝗D(zhuǎn)動所產(chǎn)生的角度偏移與每一種調(diào)整裝置的類型相匹配。當(dāng)將所述室內(nèi)單元3設(shè)置為定向輔助模式時，要求操作者通過給出的天線或所使用的調(diào)整設(shè)備的參考基準(zhǔn)來識別微調(diào)裝置。然后，發(fā)送給操作者的消息將向操作者指示要轉(zhuǎn)動的螺釘，要轉(zhuǎn)動的圈數(shù)或四分之一圈數(shù)以及螺釘必須轉(zhuǎn)動的方向。
可以不進(jìn)行中間的重校準(zhǔn)而直接采用四個測量值點來同時估計方位角和高度的誤差。
同樣地，可以利用更多的點來得到具有已知未校準(zhǔn)的信號強度測量值，從而獲得有關(guān)誤差的更大精確度。
如果粗定向方法的效果非常差，并且定向誤差大于未校準(zhǔn)角度，則最好執(zhí)行二次微調(diào)方法。二次系統(tǒng)的方法也意味著最終定位將真實可靠。
可以有變體。剛剛所述的優(yōu)選示例使用了兩根同軸電纜，一根用于接收而一根用于返回信道?？梢允褂糜糜诎l(fā)射和接收單一電纜。然后，向操作者傳遞輔助信息將變得困難。但是，衛(wèi)星解碼器通常具有典型是RCA插口的聲音輸出連接器。于是，適合使用聲音輸出向操作者發(fā)送消息。但是，一個缺點是操作者必須在天線和室內(nèi)單元之間臨時拉架附加電纜。
權(quán)利要求
1.一種無線電波接收系統(tǒng)，包括-室內(nèi)單元(3)，裝配了接收裝置(301)和用于測量所接收信號強度的裝置，-室外單元(2)，通過至少一根同軸電纜(5，5’)與室內(nèi)單元(3)相連，室外單元(2)固定地附著于必須指向遠(yuǎn)程發(fā)射機的天線(1)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括-機械調(diào)整裝置，用于調(diào)整天線定位，-輔助裝置(6，303)，用于向操作者提供操作者調(diào)整指令并且操作者可以與其交互。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助裝置包括設(shè)置于室內(nèi)單元(3)中的處理裝置(310)，用于根據(jù)信號強度測量值為操作者產(chǎn)生指令；以及室外模塊(6)，用于使操作者接收指令并向室內(nèi)單元發(fā)送調(diào)整結(jié)束信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述室外模塊(6)包括按鈕(600)、頭戴式耳機(602)和設(shè)計用于連接到室內(nèi)單元(3)的連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于設(shè)計所述連接，使其與衛(wèi)星返向信道相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于設(shè)計所述連接，使其與室內(nèi)單元的音頻輸出相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的系統(tǒng)，其特征在于所述指令包括根據(jù)強度測量值合成的預(yù)先記錄的消息。
7.一種在根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的接收系統(tǒng)中輔助天線定位方法，其特征在于包括-粗調(diào)，用于獲得天線的粗定向，-一系列微調(diào)步驟，其中指導(dǎo)操作者采用與粗定向的天線旋轉(zhuǎn)相對應(yīng)的測量點來確定最優(yōu)設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于在粗調(diào)步驟序列期間，操作者自由地移動天線，同時接收表示所接收信號的強度的信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述表示所接收信號強度的信息是聲音幅度和/或根據(jù)所接收信號強度的調(diào)制頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9之一所述的系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)粗調(diào)步驟系列結(jié)束時，存儲所接收信號強度的測量值，所述微調(diào)步驟系列包括以下步驟-相對于與第一方向中的粗調(diào)相對應(yīng)的位置，在方位角方向上旋轉(zhuǎn)可確定的量，并存儲所接收信號的強度，-相對于與第一方向相反的第二方向中的粗調(diào)相對應(yīng)的位置，在方位角方向上旋轉(zhuǎn)可確定的量，并存儲所接收信號的強度，-根據(jù)已測量的信號強度的存儲，計算最優(yōu)位置，并根據(jù)所進(jìn)行的計算向操作者輸出調(diào)整信息。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10之一所述的系統(tǒng)，其特征在于粗調(diào)步驟系列結(jié)束時，存儲所接收信號的強度的測量值，所述微調(diào)步驟序列包括以下步驟-相對于與第一方向中的粗調(diào)相對應(yīng)的位置，在高度方向上旋轉(zhuǎn)可確定的量，并存儲所接收信號的強度，-相對于與第一方向相反的第二方向中的粗調(diào)相對應(yīng)的位置，在高度方向上旋轉(zhuǎn)可確定的量，并存儲所接收信號的強度，-根據(jù)已測量的信號強度的存儲，計算最優(yōu)位置，并根據(jù)所進(jìn)行的計算向操作者輸出調(diào)整信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，特征在于通過操作員按下發(fā)起存儲所接收信號的強度的按鈕來確定每一個旋轉(zhuǎn)步驟的結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明是一種無線電波接收系統(tǒng)，包括室內(nèi)單元3，裝配了接收裝置301和用于測量所接收信號強度的裝置；室外單元2，通過至少一根同軸電纜5，5’與室內(nèi)單元3相連，室外單元2安全地附著于必須指向遠(yuǎn)程發(fā)射機的天線1；機械調(diào)整裝置，用于調(diào)整天線定位；輔助裝置6，303，用于向操作者提供操作者調(diào)整指令并且操作者可以與其交互。本發(fā)明也是一種輔助天線定向的方法。
文檔編號H04B1/18GK1619880SQ20041009521
公開日2005年5月25日 申請日期2004年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月21日
發(fā)明者弗蘭克·亞當(dāng) 申請人:湯姆森許可貿(mào)易公司