專利名稱：智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星通信系統(tǒng)裝置和控制該系統(tǒng)的控制方法，具體涉及一種便攜式手提、背負(fù)攜帶的超小口徑衛(wèi)星通信地球站和其控制方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的地面蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)在其業(yè)務(wù)種類、覆蓋范圍方面表現(xiàn)出以下不足1、其基站基本上是建立在人口相對(duì)稠密地區(qū)，在業(yè)務(wù)稀少、偏遠(yuǎn)地區(qū)、海島、高山等區(qū)域，會(huì)因?yàn)楦鞣N原因，往往不可能建站，也就是說，在這樣的區(qū)域，現(xiàn)有的地面蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)完成不了其移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。
2、由于現(xiàn)有的移動(dòng)通信系統(tǒng)資源和技術(shù)的限制，無法提供如圖像、視頻等大數(shù)據(jù)量和高速率的通信業(yè)務(wù)。
3、在災(zāi)難情況下，現(xiàn)有的地面通信網(wǎng)往往容易遭到毀壞，且難以快速恢復(fù)。
另一方面，利用地球同步軌道通信衛(wèi)星的衛(wèi)星移動(dòng)通信具有覆蓋面廣、傳輸容量大的優(yōu)點(diǎn)，在地面通信網(wǎng)缺乏或不足的地區(qū)，衛(wèi)星移動(dòng)通信是目前唯一能迅速提供高速率、大容量的多媒體通信業(yè)務(wù)的通信手段。
但是，通常的衛(wèi)星通信地球站是一套復(fù)雜的通信設(shè)備，其設(shè)備龐大笨重，攜帶困難，尤其操作復(fù)雜，在應(yīng)急應(yīng)用條件下，常常發(fā)生通信業(yè)務(wù)還沒有開通，就必須撤離現(xiàn)場(chǎng)的尷尬事件。或者，須事先提前在現(xiàn)場(chǎng)架設(shè)開通，這樣，也就失去了作為應(yīng)急通信設(shè)備的意義。
基于上述狀況，為實(shí)現(xiàn)利用地球同步軌道通信衛(wèi)星進(jìn)行應(yīng)急通信業(yè)務(wù)，對(duì)衛(wèi)星通信地球站的改進(jìn)是亟待解決的問題。這就是本案發(fā)明的技術(shù)背景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站和控制該系統(tǒng)的方法。
本發(fā)明提供該智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站的目的之一是使設(shè)備龐大、難于攜帶、操作復(fù)雜的衛(wèi)星通信地球站變?yōu)樵O(shè)備小型化、便于攜帶，快速反應(yīng)，快速開通通信業(yè)務(wù)，快速收藏和撤離現(xiàn)場(chǎng)，達(dá)到操作智能化，方便非專業(yè)人員操作。
本發(fā)明提供該智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站的另一目的是在地面通信網(wǎng)缺乏或不足的地區(qū)迅速開通高速率大容量的話音、數(shù)據(jù)、音視頻和廣域網(wǎng)接入等多媒體通信業(yè)務(wù)。
為解決上述技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為
該智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站由天線箱和終端箱兩個(gè)部分組成。
天線箱和終端箱中包括天線反射面、方位/俯仰型天線座、饋源及極化調(diào)整裝置、方位/俯仰調(diào)整裝置、低噪聲下變頻組件(LNB)、上變頻功率放大組件(BUC)、天線控制器、L頻段衛(wèi)星信標(biāo)跟蹤接收機(jī)、L頻段定向耦合器、GPS接收機(jī)、傾斜儀、右限位開關(guān)、左限位開關(guān)、下限位開關(guān)、開關(guān)電源、衛(wèi)星通信調(diào)制解調(diào)器、信號(hào)編解碼器、路由器、以太網(wǎng)交換機(jī)。
天線反射面設(shè)置在方位/俯仰型天線座上，饋源及極化調(diào)整裝置設(shè)置在天線反射面上，LNB設(shè)置在饋源上，方位/俯仰調(diào)整裝置設(shè)置在天線座內(nèi)，方位/俯仰調(diào)整裝置包括方位電機(jī)、方位減速器、方位電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、俯仰電機(jī)、俯仰減速器、俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、傾斜傳感器、方位右限位開關(guān)、方位左限位開關(guān)、俯仰下限位開關(guān)。該天線反射面設(shè)置為多塊，通過天線反射面扣組合成一天線反射面。該方位/俯仰型天線座、天線反射面、LNB、BUC、天線控制器、L頻段衛(wèi)星信標(biāo)跟蹤接收機(jī)、L頻段定向耦合器、GPS接收機(jī)、開關(guān)電源被收藏在所述天線箱內(nèi)；其他裝置被收藏在所述終端箱內(nèi)。
天線控制器通過傾斜儀和GPS接收機(jī)確定天線所在地理位置和天線反射面的初始俯仰角，根據(jù)所用的通信衛(wèi)星的定位經(jīng)度，計(jì)算出天線所需的極化角和天線俯仰角。天線控制器根據(jù)這些參數(shù)，控制極化調(diào)整裝置使天線的極化角與衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的極化角匹配，然后，按照一定的自動(dòng)控制算法驅(qū)動(dòng)電機(jī)，控制方位/俯仰調(diào)整裝置，使天線方位/俯仰搜索，在搜索過程中，天線一旦收到衛(wèi)星信號(hào)，經(jīng)LNB降頻放大后由L波段定向耦合器分為兩路，一路信號(hào)輸出給L頻段衛(wèi)星信標(biāo)跟蹤接收機(jī)。另一路信號(hào)送到衛(wèi)星通信調(diào)制解調(diào)器。送到衛(wèi)星通信調(diào)制解調(diào)器的這一路稱為衛(wèi)星通信地球站的收信支路。
L頻段衛(wèi)星信標(biāo)跟蹤接收機(jī)完成對(duì)衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)的放大、濾波和檢波，輸出直流電平給天線控制器的A/D變換卡，為控制算法提供信號(hào)電平指示。
一旦L頻段衛(wèi)星信標(biāo)跟蹤接收機(jī)輸出的衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)電平超過所設(shè)定的門限值，天線就進(jìn)入步進(jìn)跟蹤狀態(tài)，通過步進(jìn)跟蹤策略，使天線收到最大信號(hào)電平，即，天線波束對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。然后，當(dāng)信號(hào)大于一定門限，天線指向處于保持狀態(tài)；當(dāng)信號(hào)小于門限，天線自動(dòng)進(jìn)入步進(jìn)跟蹤狀態(tài)，因此，天線指向始終對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星，保持最佳的接收性能。
衛(wèi)星通信地球站的收信支路描述如下一路接收到的衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)衛(wèi)星通信調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行下變頻、解調(diào)后送給路由器、路由器接入以太網(wǎng)交換機(jī)，然后通過信號(hào)編解碼器，獲得用戶的話音、數(shù)據(jù)、音視頻信號(hào)。
衛(wèi)星通信地球站的發(fā)信支路描述如下用戶的話音、數(shù)據(jù)、音視頻信號(hào)通過信號(hào)編解碼器后，接入以太網(wǎng)交換機(jī)，通過路由器后送到衛(wèi)星通信調(diào)制解調(diào)器，經(jīng)調(diào)制、上變頻后送入BUC，經(jīng)BUC變頻放大后送給饋源，然后由天線反射面發(fā)射至衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器。
使用智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站時(shí)，先打開天線箱和終端箱，連接各種電纜，接通電源，在3分鐘時(shí)間內(nèi)建立衛(wèi)星通信鏈路。通信完畢后，斷電、收藏，關(guān)閉天線收藏箱和終端箱，在小于2分鐘的時(shí)間內(nèi)就可以手提或背負(fù)設(shè)備離開現(xiàn)場(chǎng)。
該智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站的一種控制方法，其特征在于通過定時(shí)器設(shè)置模塊、AD采樣模塊、傾斜儀和GPS接收模塊、監(jiān)控計(jì)算機(jī)的通信模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和顯示模塊六大控制模塊對(duì)該地球站的相關(guān)部件進(jìn)行控制，完成天線初始化、開環(huán)衛(wèi)星信號(hào)搜索、閉環(huán)衛(wèi)星信號(hào)跟蹤、天線收藏等四大天線控制模式，具體控制方法如下(1)天線初始化天線初始化模式完成極化調(diào)整和天線俯仰調(diào)整。
天線初始化開始后，天線控制器讀出芯片中儲(chǔ)存的衛(wèi)星跟蹤參數(shù)，讀取傾斜儀所表示的天線初始俯仰數(shù)據(jù)，讀取GPS接收機(jī)所表示的地球站地理經(jīng)緯度，通過計(jì)算，得到天線極化角和天線俯仰角，控制極化調(diào)整裝置完成天線極化調(diào)整，控制俯仰調(diào)整裝置，完成天線俯仰調(diào)整。進(jìn)入開環(huán)衛(wèi)星信號(hào)搜索模式。
(2)開環(huán)衛(wèi)星信號(hào)搜索開環(huán)衛(wèi)星信號(hào)搜索模式完成天線對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的初步捕獲。
天線控制器控制方位/俯仰調(diào)整裝置，使天線反射面的方位、俯仰按網(wǎng)格形狀進(jìn)行搜索，在搜索過程中，不斷的讀取傾斜儀信號(hào)，并不斷的與上一次的傾斜儀信號(hào)相比較，如果發(fā)現(xiàn)差別較大，則啟動(dòng)俯仰調(diào)整程序，對(duì)俯仰值進(jìn)行調(diào)整，使其重新達(dá)到理論角度值，同時(shí)，在搜索過程中，通過A/D采樣模塊不斷讀取L頻段信標(biāo)接收機(jī)輸出的衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度電平數(shù)據(jù)，不斷地記錄和刷新這個(gè)電平數(shù)據(jù)，使天線控制器的存儲(chǔ)器記錄下最大和最小的衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度電平數(shù)據(jù)和最大衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度電平數(shù)據(jù)發(fā)生的天線反射面方位、俯仰角。如果記錄的最大衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度電平數(shù)據(jù)與最小衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度電平數(shù)據(jù)之差大于控制參數(shù)所設(shè)定的門限值，天線控制器控制方位/俯仰調(diào)整裝置，使天線反射面的方位/俯仰達(dá)到最大衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度電平數(shù)據(jù)發(fā)生的天線反射面方位、俯仰角，完成開環(huán)衛(wèi)星信號(hào)搜索，進(jìn)入閉環(huán)衛(wèi)星信號(hào)跟蹤模式。
(3)閉環(huán)衛(wèi)星信號(hào)跟蹤閉環(huán)衛(wèi)星信號(hào)跟蹤模式完成天線對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的自動(dòng)跟蹤，采用的是步進(jìn)跟蹤方式。
天線控制器控制方位/俯仰調(diào)整裝置，使天線反射面方位俯仰在小范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，每走一步，都要通過A/D采樣模塊讀取L頻段信標(biāo)接收機(jī)輸出的衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度電平數(shù)據(jù)，并且，比較當(dāng)前接收機(jī)輸出電平數(shù)據(jù)和前一次輸出電平數(shù)據(jù)，如果本次的輸出大于上一次的輸出，那么，電機(jī)則在相同的方向上再走一步，如果本次的輸出電平小于上一次的輸出電平，則要改變搜索方向，天線控制器驅(qū)動(dòng)另一個(gè)方向的電機(jī)走一步，這樣一步一步地跟蹤，直至天線收到最大信號(hào)電平，即，天線波束對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。然后，當(dāng)信號(hào)大于一定門限，天線指向處于保持狀態(tài)；當(dāng)信號(hào)小于門限，天線自動(dòng)進(jìn)入步進(jìn)跟蹤方式，因此，天線指向始終對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星，保持最佳的接收性能。
(4)天線收藏首先把極化波導(dǎo)復(fù)位到一個(gè)合適的收藏位置，然后把方位向右運(yùn)動(dòng)至限位處，找到方位的基準(zhǔn)點(diǎn)。當(dāng)方位到右限位后，改變其運(yùn)動(dòng)方向，使步進(jìn)電機(jī)向左運(yùn)動(dòng)一定的步數(shù)到收藏位置；然后驅(qū)動(dòng)俯仰步進(jìn)電機(jī)向下運(yùn)動(dòng)一定的步數(shù)，到達(dá)俯仰收藏位置，最后，微處理器啟動(dòng)關(guān)閉程序，停止運(yùn)轉(zhuǎn)，天線收藏完畢。
由于采用了上述技術(shù)方案，本案提供的智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站通過與地球同步軌道通信衛(wèi)星的鏈路形成衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，支持話音、數(shù)據(jù)、音視頻和廣域網(wǎng)接入等多媒體通信業(yè)務(wù)，是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、事故現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急通信和現(xiàn)場(chǎng)視頻轉(zhuǎn)播等業(yè)務(wù)的良好手段。體積小、重量輕，使用簡(jiǎn)單，展開和收藏快速，自動(dòng)對(duì)星并跟蹤，適用于野外工作環(huán)境。
說明書附圖

圖1為本發(fā)明提供的便攜式衛(wèi)星通信地面接收/發(fā)射系統(tǒng)裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明提供的便攜式衛(wèi)星通信地面接收/發(fā)射系統(tǒng)裝置系統(tǒng)構(gòu)成框圖；圖3為本發(fā)明提供的便攜式衛(wèi)星通信地面接收/發(fā)射系統(tǒng)裝置信號(hào)傳送結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明提供的一種控制便攜式衛(wèi)星通信地面接收/發(fā)射系統(tǒng)裝置的方法；圖5為本發(fā)明提供的一種控制天線的方法；
圖6為本發(fā)明提供的信號(hào)接收裝置的原理框圖；圖7為本發(fā)明提供的信號(hào)接收裝置的電路圖；圖8為本發(fā)明提供的天線控制器傳送信號(hào)結(jié)構(gòu)框圖；圖9為本發(fā)明提供的一種控制便攜式衛(wèi)星通信地面接收/發(fā)射系統(tǒng)裝置的天線的結(jié)構(gòu)示意具體實(shí)施例方式如圖1所示該智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站由天線箱1和終端箱2兩個(gè)部分組成。
如圖2、圖3所示所述天線箱1內(nèi)設(shè)置有由天線11、饋源裝置12、極化調(diào)整裝置13、方位/俯仰調(diào)整裝置14、低噪聲下變頻組件(LNB)15、上變頻功率放大組件(BUC)16等組成；終端箱2內(nèi)設(shè)置有天線控制器21、衛(wèi)星通信接收裝置22、電源23、信號(hào)編解碼器24、GPS接收機(jī)25組成；所述極化調(diào)整裝置13包括極化角度傳感器131和極化電機(jī)132；所述方位/俯仰調(diào)整裝置14包括傾斜儀141和俯仰電機(jī)142，方位電機(jī)143、方位減速器144、方位電機(jī)驅(qū)動(dòng)器145、俯仰減速器146、俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器147、方位右限位開關(guān)149、方位左限位開關(guān)150、俯仰下限位開關(guān)151；所述方位電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、方位減速器和方位右限位開關(guān)、方位左限位開關(guān)分別驅(qū)動(dòng)和限定控制該方位電機(jī)；所述俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、俯仰減速器和俯仰下限位開關(guān)分別驅(qū)動(dòng)和限定控制該俯仰電機(jī)。；
所述衛(wèi)星通信裝置22包括L波段信標(biāo)接收機(jī)221、L頻段定向耦合器224、路由器225、衛(wèi)星通信調(diào)制解調(diào)器223和信號(hào)編解碼器24；為更加明確體現(xiàn)本案提供的該智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站中各部件之間的關(guān)系及其控制該裝置的控制方法的具體的優(yōu)點(diǎn)，本案下面結(jié)合具體實(shí)施方案，對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說明信號(hào)編解碼器24中處理后的信號(hào)送到構(gòu)成該衛(wèi)星通信裝置22中的路由器225衛(wèi)星通信調(diào)制解調(diào)器，并通過上變頻功率放大組件裝置(BUC)16，將該信號(hào)傳送到饋源裝置12；本案中的信號(hào)輸入裝置241的構(gòu)成如圖6和圖7所示，由于是發(fā)明人自己搭建的電路，并提供了其電路的功能，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)該電路和電路功能的描述能夠?qū)崿F(xiàn)該電路，在此本案不再詳述。
所述低噪聲下變頻組件(LNB)15接收饋源裝置12的反饋信號(hào)通過所述衛(wèi)星通信裝置22中的L波段信標(biāo)接收機(jī)223和L頻段定向耦合器224反饋回天線控制器21；同時(shí)該極化調(diào)整裝置13中的極化角度傳感器131也接收所述饋源裝置12處理后的反饋信號(hào)，并將該信號(hào)傳送到天線控制器21；該天線控制器21通過極化電機(jī)132調(diào)整該天線的極化方向。
所述天線控制器21接收信號(hào)并指令方位俯仰電機(jī)，調(diào)整天線的角度，該天線11的相關(guān)信息通過傾斜儀反饋回該天線控制器21；所述天線控制器21接收GPS接收機(jī)25的定位信號(hào)；通過該GPS接收機(jī)25的定位信號(hào)，該天線控制器調(diào)整天線11的姿態(tài)，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，天線控制器21和信號(hào)編解碼器24接收信號(hào)輸入裝置241接收外部信號(hào)，進(jìn)入系統(tǒng)運(yùn)行。并實(shí)現(xiàn)天線與所述饋源裝置進(jìn)行信號(hào)傳送。綜上所述，本案提供的天線控制器的信號(hào)傳遞結(jié)構(gòu)示意圖如圖8所示。
本案中為實(shí)現(xiàn)上述信號(hào)傳遞，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)裝置的自動(dòng)控制，本案同時(shí)提供了一種控制方法，該方法的邏輯流程如圖4所示，下面結(jié)合圖4將其邏輯流程做如下詳細(xì)描述通過定時(shí)器設(shè)置模塊、AD采樣模塊、傾斜儀和GPS接收模塊、監(jiān)控計(jì)算機(jī)的通信模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和顯示模塊六大控制模塊對(duì)該地球站的相關(guān)部件進(jìn)行控制，其控制方法為(1)、通過傾斜儀和GPS接收模塊讀取該智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)和該天線的方位姿態(tài)信號(hào)F1；(2)、定時(shí)器設(shè)置模塊通信信號(hào)的搜尋時(shí)間和通信模式的方法選擇F2；(3)、選擇通信模式后，監(jiān)控計(jì)算機(jī)的通信模塊監(jiān)控通信信號(hào)的狀態(tài)，調(diào)整天線的方位調(diào)整裝置，AD采樣模塊進(jìn)行系統(tǒng)采樣，再次讀取傾斜儀獲取的天線俯仰數(shù)據(jù)F3；(4)、天線控制器接收并通過計(jì)算該俯仰數(shù)據(jù)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊指令俯仰電機(jī)調(diào)整天線的俯仰F4；
(5)、再次讀取傾斜儀獲取的天線俯仰數(shù)據(jù)，判斷傾斜儀的俯仰合適與否；重復(fù)上述(1)-(5)的步驟，直到AD采樣模塊采集到最大峰值的信號(hào)為止F5；(6)、當(dāng)天線達(dá)到系統(tǒng)規(guī)定指標(biāo)后，信號(hào)編解碼器則進(jìn)行信號(hào)輸入和信號(hào)處理，AD采樣模塊對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，該地球站進(jìn)行正常的信號(hào)接收和發(fā)射，顯示屏顯示模塊在系統(tǒng)運(yùn)行中顯示相關(guān)信息F6-F9。
由于本案提供的是一種智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站，其主要特點(diǎn)是便攜式。由于要實(shí)現(xiàn)便攜式，本案上述技術(shù)方案已經(jīng)將其相關(guān)的技術(shù)內(nèi)容予以披露，具體體現(xiàn)在兩個(gè)整體，即天線箱和終端箱，其中最為重要的是所述的天線。所述天線11在本案中將其設(shè)置為包括反射面天線111、天線座112和傳動(dòng)裝置113；所述反射面天線111設(shè)置為4部分，每個(gè)部分通過天線扣114予以連接。為實(shí)現(xiàn)其能夠自動(dòng)調(diào)整姿態(tài)，本案中在硬件部分中已經(jīng)設(shè)置了該傳動(dòng)裝置113，通過傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)控制，其具體控制方法的邏輯流程如圖5所示，控制結(jié)構(gòu)如圖9所示。下面結(jié)合圖5和圖9對(duì)該天線的控制方法作如下詳細(xì)描述首先通過天線控制器21設(shè)定天線的方位運(yùn)動(dòng)方向，判斷該方位運(yùn)動(dòng)是否到右限位，如果還沒有到達(dá)右限位，則需要到達(dá)右限位，然后執(zhí)行俯仰運(yùn)動(dòng)方向到達(dá)設(shè)定參數(shù)，如果沒有達(dá)到設(shè)定參數(shù)，則反饋信號(hào)，系統(tǒng)再次執(zhí)行此程序直到完成設(shè)定參數(shù)，并達(dá)到接收/發(fā)射信號(hào)的最佳狀態(tài)。由于本案提供的該控制方法是模模糊振蕩控制方法，所以其實(shí)現(xiàn)過程簡(jiǎn)單實(shí)用。更增加了其實(shí)用性。根據(jù)上述裝置和控制方法，本案提供的智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站，在試驗(yàn)過程中得到如下參數(shù)1、總體性能指標(biāo)

2、天線電性能


3、天線機(jī)械性能

4、控制與跟蹤性能

5、環(huán)境條件


智能化操作和便攜式是本案發(fā)明的重點(diǎn)，能使其便攜的最主要原因是天線的超小型化，而且實(shí)現(xiàn)了方便組裝和拆卸的天線結(jié)構(gòu)。我們采用了幾何光學(xué)和物理光學(xué)相結(jié)合的電訊技術(shù)，不但實(shí)現(xiàn)了超小型化、便攜式的結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了高增益、低噪聲、低旁瓣電平和高交叉極化隔離度的電性能要求。我們發(fā)明的超小口徑天線的口徑為橢圓形，橢圓長(zhǎng)軸為0.9米，橢圓短軸為0.6米，整個(gè)天線反射面共分為四片，其中一片與天線座連接，其余三片可方便地安裝和收藏。
智能化操作和便攜式是本案的重點(diǎn)，能使其智能化操作的最主要原因是智能化天線控制技術(shù)，智能化天線控制技術(shù)是借助一系列傳感器，通過智能化控制軟件，實(shí)現(xiàn)天線波束自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星和電磁波極化方向的自適應(yīng)調(diào)整。該項(xiàng)技術(shù)改變了以往衛(wèi)星通信地球站復(fù)雜的對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星的過程，使得非衛(wèi)星通信專業(yè)人員就可以方便地操作衛(wèi)星通信地球站。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站，其特征在于該地球站包括一天線箱和一終端箱，一天線反射面、一方位/俯仰型天線座、一饋源及極化調(diào)整裝置、一方位/俯仰調(diào)整裝置、一低噪聲下變頻組件(LNB)、一上變頻功率放大組件(BUC)、一天線控制器、一L頻段衛(wèi)星信標(biāo)跟蹤接收機(jī)、一L頻段定向耦合器、一GPS接收機(jī)、一開關(guān)電源、一衛(wèi)星通信調(diào)制解調(diào)器、一信號(hào)編解碼器、一路由器、一以太網(wǎng)交換機(jī)；所述天線反射面設(shè)置在所述方位/俯仰型天線座上，所述饋源及極化調(diào)整裝置設(shè)置在該天線反射面上，所述LNB設(shè)置在該饋源上，所述方位/俯仰調(diào)整裝置設(shè)置在所述天線座內(nèi)；該天線反射面設(shè)置為多塊，通過天線反射面扣組合成一天線反射面；該方位/俯仰型天線座、天線反射面、LNB、BUC、天線控制器、L頻段衛(wèi)星信標(biāo)跟蹤接收機(jī)、L頻段定向耦合器、GPS接收機(jī)、開關(guān)電源被收藏在所述天線箱內(nèi)；其他裝置被收藏在所述終端箱內(nèi)；天線控制器通過傾斜儀和GPS接收機(jī)確定天線所在地理位置和天線反射面的初始俯仰角，天線控制器根據(jù)這些數(shù)據(jù)和所用的通信衛(wèi)星的定位經(jīng)度，計(jì)算出天線所需的極化角和天線俯仰角；天線控制器控制極化調(diào)整裝置使天線的極化角與衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的極化角匹配，按照一定的自動(dòng)控制算法驅(qū)動(dòng)方位/俯仰調(diào)整裝置，使天線方位/俯仰搜索，并收到衛(wèi)星信號(hào)，經(jīng)LNB降頻放大后由L頻段定向耦合器分為兩路，一路信號(hào)輸出給L頻段衛(wèi)星信標(biāo)跟蹤接收機(jī)；另一路信號(hào)送到衛(wèi)星通信調(diào)制解調(diào)器；送到衛(wèi)星通信調(diào)制解調(diào)器的這一路稱為衛(wèi)星通信地球站的收信支路；L頻段衛(wèi)星信標(biāo)跟蹤接收機(jī)完成對(duì)衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)的放大、濾波和檢波，輸出直流電平給天線控制器的A/D變換卡，為控制算法提供信號(hào)電平指示；設(shè)定一門限值，L頻段衛(wèi)星信標(biāo)跟蹤接收機(jī)輸出的衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)電平超過該門限值，天線就進(jìn)入步進(jìn)跟蹤狀態(tài)，保持最佳的接收性能；衛(wèi)星通信地球站接收到的衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)衛(wèi)星通信調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行下變頻、解調(diào)后送給路由器、路由器接入以太網(wǎng)交換機(jī)，然后通過信號(hào)編解碼器，獲得用戶的話音、數(shù)據(jù)、音視頻信號(hào)及實(shí)現(xiàn)廣域網(wǎng)接入；用戶的話音、數(shù)據(jù)、音視頻信號(hào)通過信號(hào)編解碼器后，接入以太網(wǎng)交換機(jī)，通過路由器后送到衛(wèi)星通信調(diào)制解調(diào)器，經(jīng)調(diào)制、上變頻后送入BUC，經(jīng)BUC變頻放大后送至饋源，然后由天線反射面發(fā)射至衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器。
2.如權(quán)利要求1所述的智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站，其特征在于所述天線反射面為4塊，通過天線反射面扣組合成一天線反射面。
3.如權(quán)利要求1所述的智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站，其特征在于所述方位/俯仰調(diào)整裝置包括方位電機(jī)、方位減速器、方位電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、俯仰電機(jī)、俯仰減速器、俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、傾斜傳感器、方位右限位開關(guān)、方位左限位開關(guān)、俯仰下限位開關(guān)；所述方位電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、方位減速器和方位右限位開關(guān)、方位左限位開關(guān)分別驅(qū)動(dòng)和限定控制該方位電機(jī)；所述俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、俯仰減速器和俯仰下限位開關(guān)分別驅(qū)動(dòng)和限定控制該俯仰電機(jī)。
4.如權(quán)利要求1所述的智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站，其特征在于所述極化調(diào)整裝置包括極化調(diào)整傳動(dòng)齒輪、極化電位器和極化電機(jī)，所述極化電機(jī)通過極化調(diào)整傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)極化電位器旋轉(zhuǎn)，控制極化角度的調(diào)整。
5.如權(quán)利要求1所述的智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站，其特征在于所述天線反射面用來接收和發(fā)射通信信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站，其特征在于所述信號(hào)編解碼器用來對(duì)所需傳送的數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)進(jìn)行編解碼處理。
7.如權(quán)利要求1所述的智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站，其特征在于所述數(shù)字信號(hào)包括數(shù)據(jù)信號(hào)、音頻信號(hào)或視頻信號(hào)中的一種或幾種。
8.如權(quán)利要求1所述的智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站，其特征在于所述信號(hào)編解碼器在接收外部信號(hào)后將該信號(hào)傳送到衛(wèi)星通信調(diào)制解調(diào)器，并通過上變頻功率放大組件裝置(BUC)處理后，將該信號(hào)傳送到饋源；所述低噪聲下變頻組件(LNB)接收饋源裝置傳來的信號(hào)，再通過所述L頻段定向耦合器分路后分別傳送到L波段信標(biāo)接收機(jī)和衛(wèi)星通信調(diào)制解調(diào)器；所述極化調(diào)整裝置用于調(diào)整極化角，它受所述天線控制器控制，使智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站接收和發(fā)射的電磁波的極化與通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)射和接收的電磁波的極化相匹配；所述天線控制器接收信號(hào)并指令方位和俯仰電機(jī)，調(diào)整天線方位/俯仰，該天線俯仰角度通過傾斜儀反饋回該天線控制器；所述天線控制器通過傾斜儀和GPS接收機(jī)確定天線所在地理位置和天線反射面的初始俯仰角，天線控制器這些數(shù)據(jù)和所用的通信衛(wèi)星的定位經(jīng)度，計(jì)算出天線所需的極化角和天線俯仰角。
9.如權(quán)利要求1所述的該智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站的一種控制方法，其特征在于通過定時(shí)器設(shè)置模塊、AD采樣模塊、傾斜儀和GPS接收模塊、監(jiān)控計(jì)算機(jī)的通信模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和顯示模塊六大控制模塊對(duì)該地球站的相關(guān)部件進(jìn)行控制，完成天線初始化、開環(huán)衛(wèi)星信號(hào)搜索、閉環(huán)衛(wèi)星信號(hào)跟蹤、天線收藏等四大天線控制模式；定時(shí)器設(shè)置模塊實(shí)現(xiàn)程序中的計(jì)數(shù)和計(jì)時(shí)；AD采樣模塊實(shí)現(xiàn)極化角度和AGC電平的數(shù)模轉(zhuǎn)換；傾斜儀和GPS接收模塊獲得天線的傾斜角度和地球站所在地的GPS數(shù)據(jù)；監(jiān)控計(jì)算機(jī)的通信模塊向天線發(fā)送指令；電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊用來調(diào)整天線的方位和俯仰；顯示模塊用來顯示天線的各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；具體控制方法如下(1)、天線初始化天線初始化模式完成極化調(diào)整和天線俯仰調(diào)整；天線初始化開始后，天線控制器讀出芯片中儲(chǔ)存的衛(wèi)星跟蹤參數(shù)，讀取傾斜儀所表示的天線初始俯仰數(shù)據(jù)，讀取GPS接收機(jī)所表示的地球站地理經(jīng)緯度，通過計(jì)算，得到天線極化角和天線俯仰角，控制極化調(diào)整裝置完成天線極化調(diào)整，控制俯仰調(diào)整裝置，完成天線俯仰調(diào)整；進(jìn)入開環(huán)衛(wèi)星信號(hào)搜索模式；(2)、開環(huán)衛(wèi)星信號(hào)搜索開環(huán)衛(wèi)星信號(hào)搜索模式完成天線對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的初步捕獲；天線控制器控制方位/俯仰調(diào)整裝置，使天線反射面的方位、俯仰按網(wǎng)格形狀進(jìn)行搜索，在搜索過程中，不斷的讀取傾斜儀信號(hào)，并不斷的與上一次的傾斜儀信號(hào)相比較，如果發(fā)現(xiàn)差別較大，則啟動(dòng)俯仰調(diào)整程序，對(duì)俯仰值進(jìn)行調(diào)整，使其重新達(dá)到理論角度值，同時(shí)，在搜索過程中，通過A/D采樣模塊不斷讀取L頻段信標(biāo)接收機(jī)輸出的衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度電平數(shù)據(jù)，不斷地記錄和刷新這個(gè)電平數(shù)據(jù)，使天線控制器的存儲(chǔ)器記錄下最大和最小的衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度電平數(shù)據(jù)和最大衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度電平數(shù)據(jù)發(fā)生的天線反射面方位、俯仰角；如果記錄的最大衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度電平數(shù)據(jù)與最小衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度電平數(shù)據(jù)之差大于控制參數(shù)所設(shè)定的門限值，天線控制器控制方位/俯仰調(diào)整裝置，使天線反射面的方位/俯仰達(dá)到最大衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度電平數(shù)據(jù)發(fā)生的天線反射面方位、俯仰角，完成開環(huán)衛(wèi)星信號(hào)搜索，進(jìn)入閉環(huán)衛(wèi)星信號(hào)跟蹤模式；(3)、閉環(huán)衛(wèi)星信號(hào)跟蹤閉環(huán)衛(wèi)星信號(hào)跟蹤模式完成天線對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的自動(dòng)跟蹤，采用的是步進(jìn)跟蹤方式；天線控制器控制方位/俯仰調(diào)整裝置，使天線反射面方位俯仰在小范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，每走一步，都要通過A/D采樣模塊讀取L頻段信標(biāo)接收機(jī)輸出的衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度電平數(shù)據(jù)，并且，比較當(dāng)前接收機(jī)輸出電平數(shù)據(jù)和前一次輸出電平數(shù)據(jù)，如果本次的輸出大于上一次的輸出，那么，電機(jī)則在相同的方向上再走一步，如果本次的輸出電小于上一次的輸出電平，則要改變搜索方向，天線控制器驅(qū)動(dòng)另一個(gè)方向的電機(jī)走一步，這樣一步一步地跟蹤，直至天線收到最大信號(hào)電平，即，天線波束對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星；然后，當(dāng)信號(hào)大于一定門限，天線指向處于保持狀態(tài)；當(dāng)信號(hào)小于門限，天線自動(dòng)進(jìn)入步進(jìn)跟蹤方式，天線指向始終對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星，保持最佳的接收性能；(4)天線收藏首先把極化波導(dǎo)復(fù)位到一個(gè)合適的收藏位置，然后把方位向右運(yùn)動(dòng)至限位處，找到方位的基準(zhǔn)點(diǎn)；當(dāng)方位到右限位后，改變其運(yùn)動(dòng)方向，使步進(jìn)電機(jī)向左運(yùn)動(dòng)一定的步數(shù)到收藏位置；然后驅(qū)動(dòng)俯仰步進(jìn)電機(jī)向下運(yùn)動(dòng)一定的步數(shù)，到達(dá)俯仰收藏位置，最后，微處理器啟動(dòng)關(guān)閉程序，停止運(yùn)轉(zhuǎn)，天線收藏完畢。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能化便攜式衛(wèi)星通信地球站由天線箱和終端箱組成。包括天線反射面、饋源及極化調(diào)整裝置、方位/俯仰調(diào)整裝置、天線控制器、L頻段衛(wèi)星信標(biāo)跟蹤接收機(jī)、GPS接收機(jī)、衛(wèi)星通信調(diào)制解調(diào)器、信號(hào)編解碼器等部件。天線控制器通過傾斜儀和GPS接收機(jī)確定天線所在地理位置和天線反射面的初始俯仰角，控制極化調(diào)整裝置使天線的極化角與衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的極化角匹配，然后衛(wèi)星通信調(diào)制解調(diào)器、信號(hào)編解碼器等裝置傳輸L頻段衛(wèi)星信標(biāo)跟蹤接收機(jī)輸出的衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)，進(jìn)行通信信號(hào)傳輸。支持話音、數(shù)據(jù)、音視頻信號(hào)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、事故現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急通信和現(xiàn)場(chǎng)視頻轉(zhuǎn)播等；體積小、重量輕，使用簡(jiǎn)單，展開和收藏快速，適用于野外工作環(huán)境。
文檔編號(hào)H04B7/19GK1968048SQ20061012727
公開日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2006年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月19日
發(fā)明者謝繼東, 丁彥慶, 周月臣, 趙來定, 胡正飛, 王年樹, 劉林和 申請(qǐng)人:北京愛科迪信息通訊技術(shù)有限公司