專利名稱：用于甚小口徑終端的手動天線定向裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及用于甚小口徑終端(VSAT)的手動天線定向技術(shù)，尤其是涉及一種用于甚小口徑終端的手動天線定向裝置及方法，其中甚至由不熟悉的人員也能容易地使天線與衛(wèi)星對準定位，而不用昂貴的、附加的設備，例如專門的定向裝置、頻譜分析儀等。
通常，在衛(wèi)星通信系統(tǒng)例如甚小口徑終端必須使用天線來接收由衛(wèi)星發(fā)射的高頻微弱信號。由天線接收到的微弱信號電平取決于天線與衛(wèi)星的直線性。為此原因，天線必須精確地與衛(wèi)星對準定向，以接收正確數(shù)據(jù)而不帶任何噪聲。
在甚小口徑終端中收用的天線其尺寸很小。例如該天線可能是一種具有長度為1.2m或1.8m的偏置饋入型拋物面反射器天線。
當該甚小口徑終端被安裝時，需進行天經(jīng)的初始定向。通常，這種天線定向是由天線定向?qū)＜沂褂冒嘿F的、附加設備如頻譜分析儀，專門的定向裝置等來實現(xiàn)的。
在這種傳統(tǒng)天線定向方法中，對天線安裝了低噪聲阻塞轉(zhuǎn)換器(LNB)。低噪聲阻塞轉(zhuǎn)換器的輸出被連接到專門的定向設備或頻譜分析儀上。在此條件下，天線定向?qū)＜以谝苿犹炀€反射器的同時，觀察由衛(wèi)星發(fā)射的信號電平。當觀察期間，天線定向?qū)＜乙阅芙邮盏阶畲箅娖叫盘柕姆绞秸{(diào)整天線反射器。
但是，上述傳統(tǒng)的天線定向方法是不經(jīng)濟的，因為它需要昂貴的、附加的設備。同時天線定向?qū)＜冶仨毘掷m(xù)地持續(xù)觀察由衛(wèi)星發(fā)射出的信號電平以使天線固定到能接收最大電平信號的點上。其結(jié)果是，需用很多時間才使天線對準衛(wèi)星。
另一方面，在美國專利U.S.5019833中公開的一種便攜式天線定向裝置。該便攜式天線定向裝置包括低噪聲阻塞轉(zhuǎn)換器；一個便攜式衛(wèi)星電視接收天線，用于從衛(wèi)星接收電視廣播電波信號；一個定向裝置，用于根據(jù)預定值調(diào)節(jié)天線角度，使天線對準衛(wèi)星；及一個蓋殼及基殼部分，用于在其中容納該定向裝置。當天線不被使用時，它與拋物面反射器斷開連接并容納在基殼部分中，然后該基殼部分與蓋殼部分相關(guān)合。因此，使用者可方便地攜帶該便攜式天線定向裝置。
上述該傳統(tǒng)天線定向裝置具有提供使用者以方便的優(yōu)點，因為它能被使用者方便地攜帶。但是，上述傳統(tǒng)的天線定向裝置并不涉及這樣的技術(shù)，即在其中將廉價及簡單的電路結(jié)構(gòu)設置在甚小口徑終端中，以使得甚至不熟悉的人員也能在用肉眼觀察由衛(wèi)星發(fā)射出的信號電平的同時使天線對準衛(wèi)星，并減少了由于使用專門及附加設備產(chǎn)生的高成本。
因此，本發(fā)明是鑒于解決上述問題作出的，并且本發(fā)明的目的是在于提供一種用于甚小口徑終端的手動天線定向裝置及方法，其中設置了廉價的及簡單的電路結(jié)構(gòu)，使甚至能由不熟悉的人員方便地將天線與衛(wèi)星對準。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于手動地將甚小口徑終端的天線與衛(wèi)星對準定向的裝置，它包括連接在接收機中的解調(diào)器和數(shù)據(jù)處理器之間的手動天線定向裝置，用于使天線對準衛(wèi)星，手動天線定向裝置包括峰值檢測裝置，用于響應來自控制處理器的峰值檢測控制信號，對來自解調(diào)器的輸出信號進行濾波及微分，以從其中檢測出峰值，該被測出的峰值指示由中央通信站發(fā)射的載波的頻率位置；采樣/保持器，用于響應來自控制處理器的采樣/保持控制信號，對來自峰值檢測裝置的輸出信號進行采樣并保持；反相器，用于使來自控制處理器的多路控制信號反相；第一模擬開關(guān)，用于響應來自反相器的輸出信號，在天線定向方式中選擇地轉(zhuǎn)送來自采樣/保持器的輸出信號；第二模擬開關(guān)，用于響應來自控制處理器的多路控制信號，在常規(guī)方式中選擇地轉(zhuǎn)送來自于接收機中自動增益控制電路的輸出信號；定標電路，用于以所需比例使被第一模擬開關(guān)轉(zhuǎn)送的來自采樣/保持器的輸出信號定標或使被第二模擬開關(guān)轉(zhuǎn)送的來自于自動增益控制電路的輸出信號定標；顯示裝置，用于顯示來自定標電路(scaling circuit)的輸出信號電平以使其能由使用者以肉眼觀察到；及天線定向方式開關(guān)，用于選擇天線定向方式。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于使甚小口徑終端的天線手動地與衛(wèi)星對準定向的方法，其中使用設置在接收機中解調(diào)器和數(shù)據(jù)處理器之間的手動天線定向電路，該方法包括存儲手動天線定向控制程序的第一步驟；根據(jù)存儲的手動天線定向控制程序檢測來自解調(diào)器的輸出信號電平的第二步驟；及允許使用者在用肉眼觀察被檢測信號電平及接收靈敏度的同時根據(jù)被測信號電平持續(xù)手動地使天線與衛(wèi)星對準定向的第三步驟。
從以下結(jié)合附圖的詳細描述中將會對本發(fā)明的上述及另外的目的、特征及優(yōu)點更加清楚地了解，附圖為

圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的用于甚小口徑終端的手動天線定向裝置的電路框圖。
參照圖1，它以框圖形式表示根據(jù)本發(fā)明的用于甚小口徑終端的手動天線定向裝置的整體結(jié)構(gòu)。如該圖中所示，該手動天線定向裝置包括一個饋入拋物面2，用于聚集由天線1接收的來自衛(wèi)星的信號；一個低噪聲阻塞轉(zhuǎn)換器3，用于低噪聲地放大來自饋入拋物面2的輸出信號并將被放大信號轉(zhuǎn)換成中頻信號；一個自動增益放大器5，用于恒定維持它的輸出信號電平，不管由低噪聲阻塞轉(zhuǎn)換器3輸出信號的電平如何；第一本機振蕩器7，用于產(chǎn)生第一本機振蕩頻率信號；及一個混頻器6，用于使來自自動增益放大器5的輸出信號與來自第一本機振蕩器7的第一本機振蕩頻率信號混頻并輸出一個低頻的中頻信號。
該手動天線定向裝置還包括，第二本機振蕩器9，用于響應來自一個控制處理器12的本機振頻率控制信號S1，產(chǎn)生第二本機振蕩頻率信號；一個解調(diào)器8，用于響應來自第二本機振蕩器9的第二本機振頻率信號使來自混頻器6的輸出信號解調(diào)成所需的數(shù)字信號；一個全波整流器10，用于使來自解調(diào)器8的輸出信號全波整流；及一個自動增益控制電路11，用于響應來自控制處理器12的自動增益控制信號S4及來自全波整流器10的輸出信號，自動地控制自動增益放大器5的增益，以致使來自于自動增益放大器5的輸出信號沒有電平的變化，而盡管來自低噪聲阻塞轉(zhuǎn)換器3的輸出信號具有電平的變化。
控制處理器12被采用來控制手動天線定向裝置的整體操作。
手動天線定向裝置還包括一個手動天線定向電路50，用于快捷地使天線1與衛(wèi)星對準。
手動天線定向電路50包括一個峰值檢測電路51，用于響應來自控制處理器12的峰值檢測控制信號S6，對來自解調(diào)器8的輸出信號進行濾波及微分以檢測其中的峰值。由峰值檢測電路51檢測到的峰值指示出從中央通信站發(fā)送出來的載波的頻率位置。
手動天線定向電路50還包括一個采樣/保持器52，用于響應來自控制處理器12的采樣/保持控制信號S5，對來自峰值檢測電路51的輸出信號進行采樣及保持；一個反相器55，用于使來自控制處理器12的多路控制信號S2反相；第一模擬開關(guān)53，用于響應來自反相器55的輸出信號，在天線定向方式中選擇地轉(zhuǎn)送來自采樣/保持器52的輸出信號；第二模擬開關(guān)56，用于響應來自控制處理器12的多路控制信號S2，在常規(guī)方式中選擇地轉(zhuǎn)送來自于自動增益控制電路11的輸出信號；一個定標電路54，用于以的需比例對由第一模擬開關(guān)53轉(zhuǎn)送的來自采樣/保持器52的輸出信號進行定標或?qū)τ傻诙M開關(guān)56轉(zhuǎn)送的來自于自動增益控制電路11的輸出信號進行定標；一個顯示電路57，用于顯示來自定標電路54的輸出信號的電平以使得使用者能以肉眼觀察出；及一個天線定向方式開關(guān)58，用以選擇天線定向方式。
峰值檢測電路51包括一個全波整流器51-1，用于對來自解調(diào)器8的輸出信號全波整流；一個低通濾波器51-2，用于使來自全波整流器51-1的輸出信號進行低通濾波，以消除其中的高頻分量；一個微分器51-3，用于對來自低通濾波器51-2的輸出信號微分以得到它的平均值，及一個峰值檢測器51-4，用于響應來自控制處理器12的峰值檢測控制信號56，檢測來自微分器51-3的輸出信號的峰值。
信號顯示電路57包括一個信號電平顯示單元57-2，用于顯示相應于來自定標電路54的輸出信號電平的量；一個顯示驅(qū)動器57-1，用于驅(qū)動信號電平顯示單元57-2，一個用于使定標電路54的輸出信號的電壓與一預定閾值電壓相比較的電壓比較器57-3；及一個用于響應來自電壓比較器57-3的輸出信號以指示接收靈敏度的發(fā)光二極管57-4。
以下參照圖1，來詳細描述根據(jù)本發(fā)明的具有上述結(jié)構(gòu)的用于甚小口徑終端的手動天線定向裝置的操作。
在常規(guī)方式中，當天線1接收到由中央通信站通過衛(wèi)星發(fā)射的信號時，接收信號被饋入拋物面聚集，然后傳送到低噪音阻塞轉(zhuǎn)換器3。該低噪聲阻塞轉(zhuǎn)換器3低噪聲地放大來自饋入拋物面2的輸出信號，并將被放大信號轉(zhuǎn)換成中頻信號。然后該低噪聲阻塞轉(zhuǎn)換器3通過裝置內(nèi)連線路(IFL)電纜4將中頻信號傳送到自動增益放大器5。自動增益放大器5在自動增益控制電路11的控制下，不管來自低噪聲阻塞轉(zhuǎn)換器3的輸出信號電平如何，恒定地保持本身輸出信號的電平?；祛l器6使來自于自動增益放大器5的輸出信號與來自第一本機振蕩器7的第一本機振蕩頻率信號相混頻。其結(jié)果是，混頻器6將中頻信號輸出給解調(diào)器8，該中頻信號具有的頻率低于來自低噪聲阻塞轉(zhuǎn)換器3輸出信號的頻率。解調(diào)器8響應于來自第二本機振蕩器9的第二本機頻率信號使混頻器6的輸出信號解調(diào)為所需數(shù)字信號。解調(diào)器8將其輸出信號提供給一個數(shù)據(jù)處理器(未示出)，全波整流器10及手動天線定向電路50。
當被接收信號通過上述相繼過程被解調(diào)成數(shù)字數(shù)據(jù)時，由于電波散射，電波失真，天線定向誤差或另外的條件使信號的接收效果可能不佳。在此情況下，將使手動天線定向電路50操作以與天線1與衛(wèi)星對準，這將詳細地在以下描述。
使天線定向方式開關(guān)58導通，將當前的方式轉(zhuǎn)換在天線定向方式。當開關(guān)導通時，該天線定向方式開關(guān)58產(chǎn)生一個天線定向ON信號S3，以指示天線定向方式。然后天線定向方式開關(guān)58將天線定向ON信號53輸出到控制處理器12?？刂铺幚砥?2響應來自天線定向方式開關(guān)58的天線定向ON信號S3，將當前的方式轉(zhuǎn)換成天線定向方式，并控制手動天線定位裝置的相關(guān)部件。首先，控制處理器12將自動增益控制信號S4輸出到自動增益控制電路11以固定維持自動增益放大器5的增益。自動增益控制電路11響應來自控制處理器12的自動增益控制信號S4被阻塞，以使自動增益放大器5的增益固定不變。然后，控制處理器12將多路控制信號S2輸出到第一及第二模擬開關(guān)53及56，以使來自采樣/保持器52的輸出信號能由信號電平顯示單元57-2顯示出來。
第一模擬開關(guān)53響應來自反相器55的輸出信號被導通，該反相器55使來自控制處理器12的多路控制信號S2反相。而第二模擬開關(guān)56響應來自控制處理器12的多路控制信號S2被關(guān)斷。當?shù)诙M開關(guān)56被關(guān)斷時，該開關(guān)56阻止了來自自動增益控制電路11的輸出信號的輸入。
然后，控制處理器12將本機振蕩頻率控制信號S1輸出到第二本機振蕩器9。第二本機振蕩器9響應來自控制處理器12的本機振蕩頻率控制信號，產(chǎn)生第二本機振蕩頻率信號，該信號以所需間隔周期性地被掃振。在每次掃振間隔期間，來自解調(diào)器8的被解調(diào)信號被傳送到峰值檢測電路51。在峰值檢測電路51中，來自解調(diào)器8的被解調(diào)信號由全波整流器51-1進行全波整流，然后由低通濾被器51-2進行低通濾波。應注意，第二本機振蕩器9掃描了一個頻率區(qū)域。在該頻率區(qū)域中存在由中央通信站發(fā)射的信號。就此而論，來自低通濾波器51-2的輸出信號的峰值指示出由中央通信站發(fā)射的載波的頻率位置。
微分器51-3使來自低通濾波器51-2的輸出信號微分以得到它的平均值。應注意，由天線1接收的該信號的峰值與該信號的斜率成比例，而不管由低噪聲阻塞轉(zhuǎn)換器3確定的噪聲底值(noise floor)如何，這是由于第二本機振蕩器9的掃描操作是恒速進行的。其結(jié)果是，由微分器51-3獲得的平均值與被接收信號的峰值與噪聲底值之間的差值成比例。然后峰值檢測器51-4響應來自控制處理器12的峰值檢測控制信號S6，對來自微分器51-3的輸出信號的峰值進行檢測，并保持該被檢測的峰值直到相應的掃描操作結(jié)束為止。在相應的掃描操作結(jié)束的時候，峰值檢測器操作結(jié)束為止。在相應的掃描操作結(jié)束的時刻，峰值檢測器51-4將被保持峰值輸出到采樣/保持器52。該采樣/保持器52響應來自控制處理器12的、作為10ms脈沖信號的采樣/保持控制信號S5，對來自峰值檢測電路51的輸出信號進行采樣，并使被采樣信號保持一個時間周期，在該時間周期上將進行相繼的掃振操作。
來自采樣/保持器52的輸出信號由定標電路54以所需比例定標，然后施加到顯示驅(qū)動器57-1及電壓比較器57-3。只要采樣/保持器52一執(zhí)行采樣操作，峰值檢測器51-4就響應來自控制處理器12的峰值檢測控制信號S6、即10ms的脈沖信號，而被放電。然后峰值檢測器51-4重復峰值檢測操作。
當接收到來自定標電路54的輸出信號時，顯示驅(qū)動器57-1將接收到的信號傳送給信號電平顯示單元57-2，該顯示單元隨即以直方圖顯示被接收信號的電平。電壓比較器57-3將來自定標電路54的輸出信號電壓與一預定閾值電壓相比較。如果作為比較結(jié)果，來自定標電路54的輸出信號電壓大于預定閾值電壓，則電壓比較器57-3將一驅(qū)動信號輸出給發(fā)光二極管57-4以驅(qū)動它。發(fā)光二極管57-4響應來自電壓比較器57-3的驅(qū)動信號被驅(qū)動發(fā)光，以指示接收靈敏度良好。
在信號電平顯示單元中使用直方圖允許使用者準確地看到天線1與衛(wèi)星對準的程度。
根據(jù)本發(fā)明，甚至不熟悉的人員也能通過上述方法容易地使天線與衛(wèi)星對準。
當天線定向操作完成后，天線定向方式開關(guān)58被關(guān)斷，由此使控制處理器12將當前方式轉(zhuǎn)換成常規(guī)方式。然后，控制處理器12將自動增益控制信號S4輸出到自動增益控制電路11，使它啟動?？刂铺幚砥?2還將多路控制信號S2輸出給第一及第二模擬開關(guān)53及56，以使第一模擬開關(guān)53關(guān)閉及第二模擬開關(guān)56導通。其結(jié)果是，信號電平顯示單元57-2以直方圖顯示來自于自動增益控制電路11的輸出信號電平。
結(jié)果是，雖然當前的方式已由天線定向方式轉(zhuǎn)換到常規(guī)方式，使用者仍可在觀察信號電平顯示單元57-2上的直方圖的同時償試更好的天線定向。
由上述說明可清楚看到，根據(jù)本發(fā)明，在接收器中的解調(diào)器上設置了廉價的及簡便的手動天線定向電路，因此甚至普通的使用者也能單獨地進行初始的或后來的天線定向。因而，本發(fā)明具有使由采用專門及附加設備導致的成本降至最低的效果。同時，使用者可以在用肉眼觀察由衛(wèi)星發(fā)射的信號電平的同時使天線與衛(wèi)星對準。因此，可精確地進行信號的接收。
雖然為了說明的目的僅對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了公開，但熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會意識到，在不偏離如附權(quán)利要求所公開的本發(fā)明精神及范圍的情況下，可以作出各種修改，添加及替換。
權(quán)利要求
1.一種用于手動地使甚小口徑終端的天線與衛(wèi)星對準定向的裝置，包括連接在接收機中的解調(diào)器和數(shù)據(jù)處理器之間的手動天線定向裝置，用于使所述天線與所述衛(wèi)星對準，所述手動天線定向裝置包括峰值檢測裝置，用于響應來自于一個控制處理器的峰值檢測控制信號，對來自所述解調(diào)器的輸出信號進行濾波及微分以從其中檢測出峰值，該被檢出的峰值指示由中央通信站發(fā)射的載波的頻率位置；采樣/保持器，用于響應來自所述控制處理器的采樣/保持控制信號，對來自所述峰值檢測裝置的輸出信號進行采樣并保持；反相器，用于使來自所述控制處理器的多路控制信號反相；第一模擬開關(guān)，用于響應來自所述反相器的輸出信號，在天線定向方式中選擇地轉(zhuǎn)送來自所述采樣/保持器的輸出信號；第二模擬開關(guān)，用于響應來自所述控制處理器的多路控制信號，在常規(guī)方式中選擇地轉(zhuǎn)送來自于自動增益控制電路的輸出信號；定標電路，用于以所需比例使由所述第一模擬開關(guān)轉(zhuǎn)送的來自所述采樣/保持器的輸出信號定標或使由所述第二模擬開關(guān)轉(zhuǎn)送的來自所述自動增益控制電路的輸出信號定標；顯示裝置，用于顯示來自所述定標電路的輸出信號電平以使其能被使用者用肉眼觀察到；及天線定向方式開關(guān)，用于選擇天線定向方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于手動地使甚小口徑終端的天線與衛(wèi)星對準定向的裝置，其中所述峰值檢測裝置包括全波整流器，用于對來自所述解調(diào)器的輸出信號進行全波整流；低通濾波器，用于對來自全波整流器的輸出信號進行低通濾波，以除去其中的高頻分量；微分器，用于對來自所述低通濾波器的輸出信號微分以獲得它的平均值；及峰值檢測器，用于響應來自所述控制處理器的峰值檢測控制信號，檢測來自所述微分器的輸出信號的峰值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于手動地使甚小口徑終端的天線與衛(wèi)星對準定的裝置，其中所述信號顯示裝置包括信號電平顯示單元，用于顯示關(guān)于來自所述定標電路的輸出信號電平的相對量；顯示驅(qū)動器，用于驅(qū)動所述信號電平顯示單元；電壓比較器，用于將來自所述定標電路的輸出信號電壓與一預定閾值電壓相比較；及發(fā)光二極管，用于響應來自所述電壓比較器的輸出信號以指示接收靈敏度。
4.一種用于手動地使甚小口徑終端的天線與衛(wèi)星對準定向的方法，其中使用設置在接收機中的解調(diào)器和數(shù)據(jù)處理器之間的手動天線定向電路，該方法包括下列步驟(a)存儲手動天線定向控制程序；(b)根據(jù)存儲的手動天線定向控制程序檢測來自所述解調(diào)器的輸出信號的電平；及(c)允許使用者在用肉眼觀察被檢測信號電平及接收靈敏度的同時根據(jù)該被檢測信號持續(xù)手動地使所述天線與衛(wèi)星對準定向。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于手動地使甚小口徑終端的天線與衛(wèi)星對準定向的方法，其中所述步驟(c)包括以直方圖顯示被測出信號電平，以允許使用者用肉眼方便地鑒別被檢測信號電平的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于手動地使甚小口徑終端的天線與衛(wèi)星對準定向的方法，其中所述步驟(c)包括以下步驟將來自所述解調(diào)器的輸出信號電壓與一預定閾值電壓相比較；及如果作為比較結(jié)果，來自所述解調(diào)器的輸出信號電壓大于預定閾值電壓，則驅(qū)動發(fā)光二極管發(fā)光，以允許使用者方便地識別出接收靈敏度良好。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于手動地使甚小口徑終端的天線與衛(wèi)星對準定向的方法，其中所述步驟(c)包括允許使用者甚至在天線定向方式完成后也能持續(xù)識別來自所述解調(diào)器的輸出信號電平及接收靈敏度。
全文摘要
一種用于手動地使甚至小口徑的終端的天線與衛(wèi)星對準定向的裝置及方法。該裝置包括連接在接收機中的解調(diào)器和數(shù)據(jù)處理器之間的手動天線定向電路，該電路包括峰值檢測電路；采樣/保持器；第一模擬開關(guān)；第二模擬開關(guān)；定標電路；顯示電路；及天線定向方式開關(guān)。本發(fā)明具有使由采用專門及附加設備導致的成本降至最低的效果。同時，使用者可以在用肉眼觀察由衛(wèi)星發(fā)射的信號電平的同時使天線與衛(wèi)星對準。因此，可精確地進行信號的接收。
文檔編號H04B7/185GK1134048SQ9512117
公開日1996年10月23日 申請日期1995年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月30日
發(fā)明者張龍進 申請人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會社