专利名称：卫星天线极化自动调整装置及方法
技术领域：
本发明涉及卫星天线技术领域，特别涉及一种卫星天线极化自动调整装置及方 法。
背景技术：
目前，卫星天线的极化的调整一般采用现场人工调整的方式，工作人员根据工作 点的地理经纬度和工作卫星的参数，人工计算天线极化角，然后将天线极化手动转动到该 计算的天线极化角，并使用仪表进行细微调整，从而使卫星天线极化与卫星信号相匹配。这 种方式有以下缺陷一是现场人工调整程序复杂，需要专业人员操作才能完成，耗费人力物 力；二是调整时间长，影响天线的开通速度；三是极化调整需要专业仪表及工具，给操作者 带来不便。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是如何自动调整天线极化角度，并提高极化调整的精 度，减少极化调整的时间。( 二 )技术方案为此，本发明提供了一种卫星天线极化自动调整装置，包括卫星天线(1)，与所述 卫星天线(1)相连接的低噪声下变频器(2)，与所述低噪声下变频器(2)相连接的耦合器 (3)，与所述耦合器(3)相连接的接收机(4)，与所述接收机(4)相连接的A/D转换模块(5)， 与所述A/D转换模块(5)相连接的天线控制器(6)，与所述天线控制器(6)相连接的天线伺 服装置(7)，所述天线控制器(6)还分别与倾斜仪(8)、全球定位系统(GPS)接收机(9)和 极化传感器(10)相连接，所述天线控制器(6)还分别与极化电位器(12)、-90度极化限位 器、90度极化限位器以及0度极化限位器相连接；所述天线控制器(6)用于分别控制卫星天线(1)的极化转动到-90度极化限位器 和90度极化限位器，读取所述极化电位器(12)输出的-90度极化限位器对应的第一电压 值和90度极化限位器对应的第二电压值，根据两个电压值计算出极化系数；所述天线控制 器(6)还用于控制卫星天线(1)的极化转动到0度极化限位器，读取所述极化电位器(12) 输出的0度极化限位器对应的第三电压值，根据所述第三电压值和理论0度极化电压值计 算出校零参数；所述天线控制器(6)还用于根据计算得到的卫星天线(1)的理论极化角，读 取的横滚参数，计算得到所述卫星天线(1)的实际极化角度；根据所述极化系数和校零参 数，计算所述实际极化角度对应的极化电位器(12)的位置，并控制所述极化电位器(12)转 动到计算的位置。其中，所述天线控制器还用于根据存储的卫星跟踪参数和读取的地理经纬度计算 所述卫星天线(1)的理论俯仰角和理论极化角，并控制所述天线伺服装置将卫星天线(1) 的俯仰角调整到理论俯仰角。
所述极化限位器用于控制极化的角度，所述极化电位器用于根据卫星天线(1)的 极化角的不同输出不同的电压值，所述倾斜仪(8)用于读取卫星天线(1)的天线姿态参数 和横滚参数，所述GPS接收机(9)用于读取地球站的地理经纬度。本发明还提供了一种卫星天线极化自动调整方法，包括以下步骤步骤10、分别控制卫星天线的极化转动到-90度极化限位器和90度极化限位器， 极化电位器的取样端分别输出-90度极化限位器对应的第一电压值和90度极化限位器对 应的第二电压值，根据两个电压值计算出极化系数；步骤20、控制所述卫星天线的极化转动到0度极化限位器，所述极化电位器的取 样端输出0度极化限位器对应的第三电压值，根据所述第三电压值和理论0度极化电压值 计算出校零参数；步骤30、根据计算得到的所述卫星天线的理论极化角，读取的横滚参数，计算得到 所述卫星天线的实际极化角度，并根据所述极化系数和校零参数，计算所述实际极化角度 对应的极化电位器的位置，控制所述极化电位器转动到计算的位置。所述步骤30之后还包括根据所述实际极化角度与极化系数计算得到实际电压值，通过所述极化电位器取 样当前的极化角度对应的电压值，通过所述实际电压值与当前的极化角度对应的电压值的 差值修正所述卫星天线的极化角度。所述步骤10之前还包括所述卫星天线初始化，天线反射面上抬至工作仰角；根据读取的卫星跟踪参数和地理经纬度计算所述卫星天线的理论极化角和理论 俯仰角，并控制所述卫星天线的俯仰角转到理论俯仰角。(三)有益效果本发明提供的技术方案具有如下有益效果通过采用直流电压反馈的闭环控制机 制来控制卫星天线极化的调整，实时补偿由于机械运动、极化传动单元等带来的误差，实现 天线极化与卫星信号的精确匹配；通过设置三个极化限位器计算极化系数和校零参数，提 高了极化传感数据的精度，从而降低了极化误差对卫星通信的干扰；并且本发明的极化调 整方法减小了极化调整的时间，降低了对工作人员的专业要求，节省了人力物力；此外本发 明提供自动、人工电动和人工手动等多种模式，为工作人员的工作提供了方便，使得卫星天 线在各种情况下都能够精确调整到位。
图1是本发明实施例的卫星天线极化自动调整装置结构示意图；图2是本发明卫星天线极化自动调整方法实施例一流程图；图3是本发明卫星天线极化自动调整方法实施例二流程图。其中，1 卫星天线；2 =LNB ；3 耦合器；4 接收机；5 :A/D转换模块；6 天线控制 器；7 天线伺服装置；8 倾斜仪；9 =GPS接收机；10 极化传感器；11 极化限位器；12 极化 电位器。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施 例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。如图1所示，为本发明实施例的卫星天线极化自动调整装置结构示意图，本实施 例包括卫星天线1、与卫星天线1相连接的低噪声下变频器(Low Noise Block, LNB)2，与 LNB2相连接的耦合器3，与耦合器3相连接的接收机4，与接收机4相连接的A/D转换模块 5，与A/D转换模块5相连接的天线控制器6，天线控制器6还分别与天线伺服装置7、倾斜 仪8、GPS接收机9、极化传感器10、以及极化限位器11、极化电位器12相连接，天线伺服装 置7包括俯仰传动单元、极化传动单元和方位传动单元，极化传动单元还与极化电位器12 相连接，极化限位器11包括-90度极化限位器、90度极化限位器和0度极化限位器；其中 极化传感器10用于向天线控制器6反馈极化角的实际工作角度。其中天线控制器6中存储有卫星跟踪参数；倾斜仪8用于读取天线姿态参数和测 量表示地面侧向倾斜的横滚参数；GPS接收机9用于读取地球站的地理经纬度；倾斜仪8和 GPS接收机9将读取的参数都发送至天线控制器6 ；天线控制器6根据卫星跟踪参数和地理 经纬度计算卫星天线1的理论极化角和理论俯仰角，然后驱动俯仰传动单元使卫星天线1 的俯仰角调整到理论俯仰角。本实施例的天线控制器6还用于驱动极化传动单元将卫星天线的极化转动到-90 度极化限位器，则极化电位器12的取样端输出-90度极化限位器对应的电压值，本实施例 称之为第一电压值，然后将该第一电压值发送至A/D转换模块5进行模数转换，将得到的数 字化的第一电压值发送至天线控制器6 ；天线控制器6还用于驱动极化传动单元将卫星天 线极化转动到90度极化限位器，极化电位器12的取样端输出90度极化限位器对应的电压 值，本实施例称之为第二电压值，然后将第二电压值发送至A/D转换模块5进行模数转换， 将得到的数字化的第二电压值发送至天线控制器6 ；天线控制器6根据接收到的两数字化 的电压值计算得到极化系数；其中将卫星天线极化转动到-90度和90度极化限位器并没有 时序上的限制；天线控制器6再控制极化电机将天线极化转动到0度极化限位器，极化电位器12 的取样端输出对应的电压值，本实施例称之为第三电压值，发送该第三电压值至A/D转换 模块5进行模数转换，将得到的数字化的第三电压值发送至天线控制器6，天线控制器6根 据数字化的第三电压值，以及理论0度极化电压值计算出校零参数；然后天线控制器6根 据计算得的理论极化角，倾斜仪测得的表示地面侧向倾斜的横滚参数，得到该卫星天线的 实际极化角度；根据极化系数和校零参数，计算该实际极化角度对应的极化电位器12的位 置，天线控制器6控制极化传动单元转动，带动极化电位器12转动到计算的位置，这时卫星 天线的极化也转到实际极化角度，根据实际极化角度和极化系数计算得到实际电压值，在 调整卫星天线极化的过程中，通过极化电位器实时取样当前的极化角对应的电压值，并将 采集的电压值与计算的实际电压值进行比较，根据差值修正卫星天线实际到达的极化角， 直到卫星天线的极化角与实际极化角度精确匹配，极化自动调整完成。其中理论0度极化 电压值为第一电压值与第二电压值的平均值。如图2所示，为本发明卫星天线极化自动调整方法实施例一流程图，本实施例包 括以下步骤
步骤10、分别控制卫星天线的极化转动到-90度极化限位器和90度极化限位器， 极化电位器的取样端分别输出-90度极化限位器对应的第一电压值和90度极化限位器对 应的第二电压值，根据两个电压值计算出极化系数；步骤20、控制卫星天线的极化转动到0度极化限位器，极化电位器的取样端输出0 度极化限位器对应的第三电压值，根据第三电压值和理论0度极化电压值计算出校零参数；步骤30、根据计算得到的卫星天线的理论极化角，读取的横滚参数，计算得到卫星 天线的实际极化角度；根据极化系数和校零参数，计算该实际极化角度对应的极化电位器 的位置，控制极化传动单元转动，带动极化电位器转动到该计算的位置，这时卫星天线的极 化也转到实际极化角度。如图3所示，为本发明卫星天线极化自动调整方法实施例二流程图，本实施例包 括以下步骤步骤10’、卫星天线极化自动调整装置加电，卫星天线初始化，天线反射面自动上 抬至工作仰角；步骤20’、天线控制器读取芯片中储存的卫星跟踪参数，通过倾斜仪读取天线姿态 参数，通过GPS接收机读取地球站地理经纬度，根据卫星跟踪参数和地理经纬度计算卫星 天线的理论极化角和理论俯仰角；并驱动俯仰传动单元转动使卫星天线的俯仰角转到理论 值；步骤30’、天线控制器控制极化传动单元将卫星天线极化转动到-90度极化限位 器，极化电位器的取样端输出-90度极化限位器对应的第一电压值，将该第一电压值发送 至A/D转换模块进行模数转换，然后输出数字化的第一电压值发送到天线控制器；天线控 制器控制极化电机将卫星天线极化转动到90度极化限位器，极化电位器的取样端输出对 应的第二电压值，将该第二电压值发送至A/D转换模块进行模数转换，然后输出数字化的 第二电压值发送到天线控制器；天线控制器根据数字化的第一电压值和第二电压值计算出 极化系数；其中将卫星天线极化转动到-90度和90度极化限位器并没有时序上的限制，先转 到90度极化限位器读取电压值也可；步骤40’、天线控制器控制极化电机将卫星天线极化转动到0度极化限位器，极 化电位器的取样端输出对应的第三电压值，发送该第三电压值至A/D转换模块进行模数转 换，将得到的数字化的第三电压值发送至天线控制器，天线控制器根据数字化的第三电压 值和理论0度极化电压值计算出校零参数；步骤50’、天线控制器根据步骤20’计算得的理论极化角，倾斜仪测得的表示地面 侧向倾斜的横滚参数，得到该卫星天线的实际极化角度；根据极化系数和校零参数，计算出 该实际极化角度对应的电压值及极化电位器的位置；具体地，实际极化角由横滚参数来修正，理论极化角减去横滚参数即得到实际极 化角。步骤60’、天线控制器控制极化传动单元转动，带动极化电位器转动到上述计算的 位置，这时卫星天线的极化也转到实际极化角度，根据实际极化角度和极化系数计算得到 计算电压值，在调整卫星天线极化的过程中，通过极化电位器实时取样电压值，并将采集的 电压值与计算电压值进行比较，以修正卫星天线实际到达的极化角，直到卫星天线的极化角与实际极化角度精确匹配，极化自动调整完成。卫星天线一般采用自动方式进行极化调整，本发明的卫星天线极化自动调整装置 还可以提供人工电动极化调整、人工手动极化调整模式。其实施过程如下步骤10”，开机PDA (Personal Digital Assistant)，以无线方式连接卫星天线，登 录监控软件；步骤20”，进入PDA的参数设置界面，配置工作卫星的极化方式，计算卫星天线的 工作极化角；步骤30”，选择手动控制模式，进入手动控制界面，通过相应键电动控制极化至步 骤20”所得的天线工作极化角度；也可人工手动进行极化调整操作，在天线馈源组件上配 有极化刻度盘及极化角指针，手动旋转极化至极化指针指向刻度盘上相应的工作角度；步骤40”，观察PDA极化返回数据，细致调整极化直到天线极化最终与卫星信号精 确匹配。由以上实施例可以看出，本发明实施例通过采用直流电压反馈的闭环控制机制来 控制卫星天线极化的调整，实时补偿由于机械运动、极化传动单元等带来的误差，实现天线 极化与卫星信号的精确匹配；通过设置三个极化限位器计算极化系数和校零参数，提高了 极化传感数据的精度，从而降低了极化误差对卫星通信的干扰；并且本发明的极化调整方 法减小了极化调整的时间，降低了对工作人员的专业要求，节省了人力物力；此外本发明提 供自动、人工电动和人工手动等多种模式，为工作人员的工作提供了方便，使得卫星天线在 各种情况下都能够精确调整到位。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型 也应视为本发明的保护范围。
权利要求
一种卫星天线极化自动调整装置，包括卫星天线(1)，与所述卫星天线(1)相连接的低噪声下变频器(2)，与所述低噪声下变频器(2)相连接的耦合器(3)，与所述耦合器(3)相连接的接收机(4)，与所述接收机(4)相连接的A/D转换模块(5)，与所述A/D转换模块(5)相连接的天线控制器(6)，与所述天线控制器(6)相连接的天线伺服装置(7)，所述天线控制器(6)还分别与倾斜仪(8)、全球定位系统接收机(9)和极化传感器(10)相连接，其特征在于，所述天线控制器(6)还分别与极化电位器(12)、 90度极化限位器、90度极化限位器以及0度极化限位器相连接；所述天线控制器(6)用于分别控制卫星天线(1)的极化转动到 90度极化限位器和90度极化限位器，读取所述极化电位器(12)输出的 90度极化限位器对应的第一电压值和90度极化限位器对应的第二电压值，根据两个电压值计算出极化系数；所述天线控制器(6)还用于控制卫星天线(1)的极化转动到0度极化限位器，读取所述极化电位器(12)输出的0度极化限位器对应的第三电压值，根据所述第三电压值和理论0度极化电压值计算出校零参数；所述天线控制器(6)还用于根据计算得到的卫星天线(1)的理论极化角，读取的横滚参数，计算得到所述卫星天线(1)的实际极化角度，根据所述极化系数和校零参数，计算所述实际极化角度对应的极化电位器(12)的位置，并控制所述极化电位器(12)转动到计算的位置。
2.如权利要求1所述的卫星天线极化自动调整装置，其特征在于，所述天线控制器(6) 还用于根据存储的卫星跟踪参数和读取的地理经纬度计算所述卫星天线(1)的理论俯仰 角和理论极化角，并控制所述天线伺服装置将卫星天线(1)的俯仰角调整到理论俯仰角。
3.如权利要求1所述的卫星天线极化自动调整装置，其特征在于，所述极化限位器用 于控制极化的角度，所述极化电位器用于根据卫星天线(1)的极化角的不同输出不同的电 压值，所述倾斜仪(8)用于读取卫星天线(1)的天线姿态参数和横滚参数，所述全球定位系 统接收机(9)用于读取地球站的地理经纬度。
4.一种卫星天线极化自动调整方法，其特征在于，包括以下步骤步骤10、分别控制卫星天线的极化转动到-90度极化限位器和90度极化限位器，极化 电位器的取样端分别输出-90度极化限位器对应的第一电压值和90度极化限位器对应的 第二电压值，根据两个电压值计算出极化系数；步骤20、控制所述卫星天线的极化转动到0度极化限位器，所述极化电位器的取样端 输出0度极化限位器对应的第三电压值，根据所述第三电压值和理论0度极化电压值计算 出校零参数；步骤30、根据计算得到的所述卫星天线的理论极化角，读取的横滚参数，计算得到所述 卫星天线的实际极化角度，并根据所述极化系数和校零参数，计算所述实际极化角度对应 的极化电位器的位置，控制所述极化电位器转动到计算的位置。
5.如权利要求4所述的卫星天线极化自动调整方法，其特征在于，所述步骤30之后还 包括根据所述实际极化角度与极化系数计算得到实际电压值，通过所述极化电位器取样当 前的极化角度对应的电压值，通过所述实际电压值与当前的极化角度对应的电压值的差值 修正所述卫星天线的极化角度。
6.如权利要求4所述的卫星天线极化自动调整方法，其特征在于，所述步骤10之前还 包括所述卫星天线初始化，天线反射面上抬至工作仰角；根据读取的卫星跟踪参数和地理经纬度计算所述卫星天线的理论极化角和理论俯仰 角，并控制所述卫星天线的俯仰角转到理论俯仰角。
全文摘要
本发明公开了一种卫星天线极化自动调整装置及方法，该方法包括分别控制卫星天线的极化转动到-90度极化限位器和90度极化限位器，极化电位器的取样端分别输出-90度极化限位器对应的第一电压值和90度极化限位器对应的第二电压值，根据两个电压值计算出极化系数；控制卫星天线的极化转动到0度极化限位器，所述极化电位器的取样端输出0度极化限位器对应的第三电压值，根据所述第三电压值和理论0度极化电压值计算出校零参数；根据极化系数和校零参数，计算得到卫星天线的实际极化角度对应的极化电位器的位置；控制极化电位器转动到计算的位置。本发明提高了极化调整的精度，减少了极化调整的时间。
文档编号H01Q3/02GK101938038SQ201010227408
公开日2011年1月5日 申请日期2010年7月7日 优先权日2010年7月7日
发明者庄祥民, 李春, 杨淳雯, 罗金生, 赵金成 申请人:北京爱科迪信息通讯技术有限公司