专利名称：低轮廓车载平板智能卫星天线系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动寻星卫星天线技术领域，特别涉及一种低轮廓车载平板智能卫星 天线系统。
背景技术：
目前，车载卫星天线通常为抛物面天线，主要应用于应急通信，当发生自然灾害 时，迅速组建通信线路，保证抢险救灾的顺利完成，适用于新闻直播和通信环境较差的情 况。为实现多媒体业务和话音业务，车载卫星天线所需增益较大，通信线路的搭建导致天线 反射面和体积较大，使得天线的机动性差，重量大，不易隐蔽，同时天线设计结构复杂，所需 技术要求较高，操作不易完成。所以往往在使用时，反应速度不够迅速，操作不够简易，所需 要求较高。上述车载卫星天线在设计时，只考虑到高增益情况，对实际市场需求了解不够。为 实现天线的高增益，使天线的反射面和体积较大，导致天线的机动性差，重量大，不易隐蔽。 同时天线设计时，专业性较强，使得操作困难，非专业人士很难完成操作。
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其一、使车载卫星天线在收藏状态下的轮廓降低； 其二、使其智能化，方便操作。( 二)技术方案为了达到上述目的，本发明提供了一种低轮廓车载平板智能卫星天线系统，包括 平板天线、天线伺服跟踪系统以及天线控制系统；所述天线控制系统用于确定所述平板天线当前所在地理位置、俯仰、方位和极化 角度，并根据所述卫星天线系统所用通信卫星的定位经度计算出所述平板天线工作所需的 俯仰、方位和极化角度，并控制所述天线伺服跟踪系统将所述平板天线驱动至所需的俯仰、 方位和极化角度，以进入寻星过程；并用于在寻星过程中根据所述天线伺服跟踪系统实时 反馈的所述平板天线的俯仰、方位和极化角度数据及接收到的卫星信号强度数据控制所述 平板天线转动；所述天线伺服跟踪系统用于获取所述平板天线地理位置、俯仰、方位、极化角度和 接收的卫星信号强度数据，驱动所述平板天线的反射面转动。其中，所述卫星天线系统还包括连接于所述平板天线与所述天线伺服跟踪系统之 间的通信射频系统，包括分别与所述平板天线连接的功率放大器和接收滤波器、与所述接 收滤波器连接的低噪声变频器、与所述低噪声变频器连接的线性放大器，以及与所述线性 放大器连接的定向耦合器。其中，所述天线伺服跟踪系统包括电机驱动模块、极化/方位/俯仰传动装置、信 标接收机及DVB接收机。其中信标接收机和DVB接收机分别与所述定向耦合器连接，所述极化/方位/俯仰传动装置一端与所述平板天线连接，电机驱动模块一端与所述方位/俯 仰/极化传动装置另一端连接。其中，所述天线控制系统包括天线控制器、方位限位器、倾斜传感器、方位传感器、 极化角度传感器、电子罗盘、GPS接收机，其中，所述天线控制器分别与所述信标接收机和 DVB接收机连接；所述方位限位器、倾斜传感器、方位传感器、极化角度传感器、电子罗盘和 GPS接收机一端分别与所述平板天线连接，所述电机驱动模块、方位限位器、倾斜传感器、方 位传感器、极化角度传感器、电子罗盘和GPS接收机另一端分别与所述天线控制器连接。其中，所述天线控制器包括主控制模块、定时器模块，A/D采样模块和用于向所述 主控制模块传送控制信号的通信模块；所述电机驱动模块、方位限位器、倾斜传感器、方位 传感器、极化角度传感器、电子罗盘和GPS接收机的另一端分别与所述主控制模块连接，且 所述定时器模块和A/D采样模块分别与所述主控制模块连接；所述A/D采样模块分别与所 述信标接收机和DVB接收机连接。其中，所述平板天线包括依次连接的方喇叭、正交模耦合器的Rx 口功率合成网络 和正交模耦合器的Tx 口功率分配网络。其中，所述天线系统还包括供电系统，用于为所述天线伺服跟踪系统、天线控制系 统和通信射频系统供电。(三)有益效果本发明的技术方案通过采用平板天线技术进行设计，使其相对于传统抛物面天线 在收藏状态下的轮廓更低；且通过配备智能控制系统，使得操作简单，方便非专业人士操作。
图1是本发明实施例的卫星天线系统的结构示意图；图2是本发明实施例的卫星天线系统的天线控制系统的部分组成结构及其与天 线伺服跟踪系统的连接示意图；图3是本发明实施例的卫星天线系统的天线控制系统的部分组成结构示意图；图4是本发明实施例的卫星天线系统的平板天线结构示意图；图5是本发明实施例的卫星天线系统的控制软件的算法流程图。
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，本发明的低轮廓车载平板自动寻星卫星天线系统包括上层和下层两 部分。上层包括平板天线、天线伺服跟踪系统和通信射频系统，下层包括天线控制系统和供 电系统，天线伺服跟踪系统、和通信射频系统和天线控制系统构成本发明卫星天线系统的 智能控制系统。平板天线包括方喇叭、正交模耦合器的Rx 口功率合成网络和正交模耦合器的Tx 口功率分配网络；天线伺服跟踪系统包括电机驱动模块、极化/方位/俯仰传动装置、信标接收机、DVB接收机；天线控制系统包括天线控制器、方位限位器、倾斜传感器、方位传感器、极化角度 传感器、电子罗盘和GPS接收机。天线控制器包括主控制模块、定时器设置模块，A/D采样 模块，用于监控计算机的通信模块，以及各模块的控制软件。通信射频系统包括功率放大器、低噪声变频器、定向耦合器、线性放大器和接收滤 波器；供电系统用于为天线伺服跟踪系统、天线控制系统和通信射频系统供电。本发明实施例的系统工作原理如下天线控制系统根据其GPS接收机、倾斜传感 器、方位传感器、电子罗盘和极化角度传感器确定天线所在地理位置、天线的俯仰、方位和 极化角度，然后根据这些数据和所用的通信卫星的定位经度，计算出天线所需的俯仰、方位 和极化角度，即理论工作位置，并控制天线伺服跟踪系统的方位/俯仰传动装置将天线驱 动至所需的俯仰、方位和极化角度，并控制极化传动装置转动，使天线的极化角与通信卫星 上的卫星转发器的极化角匹配，进入寻星过程，图1中的极化/方位/俯仰传动装置由极化 传动装置、方位传动装置和俯仰传动装置组成。天线寻星过程中，天线接收卫星发出的电磁波，并传送到通信射频系统的低噪声 变频器，经过放大以后，把信号传送到信标/DVB接收机，经过信标/DVB接收机计算出AGC 电平值，把AGC电平值反馈回主控制模块中的主控制芯片，主控制芯片根据AGC电平值调整 天线方位/俯仰角度，使天线准备走到AGC电平值最大处，实现精确对星。下面描述系统各子模块的功能。如图1 4所示，平板天线的第一层是方喇叭辐射层，其作用是发送和接收电磁 波，第二层是正交模耦合器的Rx 口功率合成网络，其作用是把各个方喇叭接收到的电磁波 能量合成并传送到低噪声变频器，第三层是正交模耦合器的Tx 口功率分配网络，其作用是 把从功率放大器传送过来的信号分配到各个方喇叭发送出去。天线控制系统中的天线控制器作用是根据接收到的天线状态数据，控制天线传动 装置转动；倾斜传感器作用是采集天线当前的俯仰角度并将其传送给天线控制器；方位传 感器作用是采集天线当前的方位角度并将其传送给天线控制器；方位限位器是表示水平转 动方向的限位器(在卫星天线中，方位特指水平方向)，用于在开机初始化阶段供天线控制 系统确定天线反射面当前相对于天线基座的位置，并防止天线在水平方向转动时超出安全 工作范围；电子罗盘作用是把天线当前的方位传送给天线控制器；极化角度传感器作用是 采集天线当前的极化角度并将其传送给天线控制器；GPS接收机作用是把天线当前的地理 位置传送给天线控制器。定时器设置模块及其控制软件作用是完成串口数据的处理和设置 中断的时间；A/D采样模块及其控制软件作用是把数字信号和模拟信号相互转换；电子罗 盘、倾斜传感器和GPS接收机控制软件作用是把电子罗盘获得的天线方位角数据、倾斜传 感器获得的天线倾斜角数据和GPS接收机获得的天线工作点经纬度数据传送到主控制模 块；用于监控计算机的通信模块及其控制软件作用是把计算机中的控制信号传送到主控制 模块中；所述主控制模块及其控制软件作用是接收控制信号并发出控制指令。天线伺服跟踪系统中的极化/方位/俯仰传动装置作用是控制天线的极化/方位 /俯仰角度；电机驱动模块及其控制软件作用是驱动和控制极化/方位/俯仰传动装置转 动。
通信射频系统包括功率放大器、低噪声变频器、定向耦合器、线性放大器和接收滤 波器；其中，功率放大器作用是把要发射的信号变为高频高输出功率的射频信号；低噪声 变频单元模块作用是把天线接收到的微弱信号在保持低噪声系数条件下进行信号功率放 大；定向耦合器作用是把单路的信号分为两路；线性放大器作用是把输入信号放大到需要 的功率电平；接收滤波器作用是把接收信号中的部分噪声滤除。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润饰，这些改进和润饰 也应视为本发明的保护范围。
权利要求
一种低轮廓车载平板智能卫星天线系统，其特征在于，包括平板天线、天线伺服跟踪系统以及天线控制系统；所述天线控制系统用于确定所述平板天线当前所在地理位置、俯仰、方位和极化角度，并根据所述卫星天线系统所用通信卫星的定位经度计算出所述平板天线工作所需的俯仰、方位和极化角度，并控制所述天线伺服跟踪系统将所述平板天线驱动至所需的俯仰、方位和极化角度，以进入寻星过程；并用于在寻星过程中根据所述天线伺服跟踪系统实时反馈的所述平板天线的俯仰、方位和极化角度数据及接收到的卫星信号强度数据控制所述平板天线转动；所述天线伺服跟踪系统用于获取所述平板天线地理位置、俯仰、方位、极化角度和接收的卫星信号强度数据，驱动所述平板天线的反射面转动。
2.如权利要求1所述的低轮廓车载平板智能卫星天线系统，其特征在于，所述卫星天 线系统还包括连接于所述平板天线与所述天线伺服跟踪系统之间的通信射频系统，包括分 别与所述平板天线连接的功率放大器和接收滤波器、与所述接收滤波器连接的低噪声变频 器、与所述低噪声变频器连接的线性放大器，以及与所述线性放大器连接的定向耦合器。
3.如权利要求2所述的低轮廓车载平板智能卫星天线系统，其特征在于，所述天线伺 服跟踪系统包括电机驱动模块、极化/方位/俯仰传动装置、信标接收机及DVB接收机，其 中信标接收机和DVB接收机分别与所述定向耦合器连接，所述极化/方位/俯仰传动装置 一端与所述平板天线连接，电机驱动模块一端与所述方位/俯仰/极化传动装置另一端连 接。
4.如权利要求3所述的低轮廓车载平板智能卫星天线系统，其特征在于，所述天线控 制系统包括天线控制器、方位限位器、倾斜传感器、方位传感器、极化角度传感器、电子罗 盘、GPS接收机，其中，所述天线控制器分别与所述信标接收机和DVB接收机连接；所述方位 限位器、倾斜传感器、方位传感器、极化角度传感器、电子罗盘和GPS接收机一端分别与所 述平板天线连接，所述电机驱动模块、方位限位器、倾斜传感器、方位传感器、极化角度传感 器、电子罗盘和GPS接收机另一端分别与所述天线控制器连接。
5.如权利要求4所述的低轮廓车载平板智能卫星天线系统，其特征在于，所述天线控 制器包括主控制模块、定时器模块，A/D采样模块和用于向所述主控制模块传送控制信号的 通信模块；所述电机驱动模块、方位限位器、倾斜传感器、方位传感器、极化角度传感器、电 子罗盘和GPS接收机的另一端分别与所述主控制模块连接，且所述定时器模块和A/D采样 模块分别与所述主控制模块连接；所述A/D采样模块分别与所述信标接收机和DVB接收机 连接。
6.如权利要求1 5任一项所述的低轮廓车载平板智能卫星天线系统，其特征在于，所 述平板天线包括依次连接的方喇叭、正交模耦合器的Rx 口功率合成网络和正交模耦合器 的Tx 口功率分配网络。
7.如权利要求2 5任一项所述的低轮廓车载平板智能卫星天线系统，其特征在于，所 述天线系统还包括供电系统，用于为所述天线伺服跟踪系统、天线控制系统和通信射频系 统供电。
全文摘要
本发明公开了一种低轮廓车载平板智能卫星天线系统，包括平板天线、天线伺服跟踪系统及天线控制系统；天线控制系统用于确定天线当前地理位置、俯仰、方位和极化角度，并根据卫星天线系统所用通信卫星的定位经度计算出天线所需俯仰、方位和极化角度，并将平板天线驱动至所需俯仰、方位和极化角度，进入寻星过程；并用于在寻星过程中根据天线伺服跟踪系统实时反馈的天线的俯仰、方位和极化角度数据及接收到的卫星信号强度数据控制天线转动，天线伺服跟踪系统用于获取天线地理位置、天线的俯仰、方位和极化角度数据。本发明通过采用平板天线技术进行设计，使其相对于传统抛物面天线在收藏状态下的轮廓更低；通过配备智能控制系统，使得操作简单。
文档编号H01Q3/02GK101950852SQ20101023480
公开日2011年1月19日 申请日期2010年7月21日 优先权日2010年7月21日
发明者安振华, 寇松江, 张保和, 杨继宽, 谢继东, 赵志强, 阮爱民, 陈正川 申请人:北京市信息技术应用研究所;北京爱科迪信息通讯技术有限公司