低成本的小型VSAT天线对星装置的制作方法

本实用新型属于船载卫星技术领域，具体涉及一种低成本的小型vsat天线对星装置。

背景技术：

vsat是传统卫星通信系统中的一种微型地球站或小型地球站，具有设备天线口径小、结构紧凑、固体化、智能化、价格便宜、安装方便等优点，对使用环境要求不高，且不受地面网络的限制，组网灵活，因此，vsat在船载卫星领域有较为广泛的应用。由于卫星信号微弱且方向性强，为了保证船接收到稳定的信号，需要实时检测或感应天线与卫星的偏差，并及时调整天线姿态，即保证天线实时对准卫星，所以卫星天线自动跟踪技术是卫星天线的核心技术之一。

由于船航行时，尤其在海况较差（风浪大）、船体较小的情况下，船身会不大幅摇晃，因此需要搭配两轴或三轴的伺服跟踪装置以保证信号稳定，一套搭配有稳定的伺服跟踪装置的vsat系统价格动辄在万元以上，对于较大的船只，成本容易承受；对于小型的渔船、货船等，则有些难以接受，这成为搭配有稳定伺服跟踪装置的vsat系统难以在小型船上普遍采用的主要原因之一，另外，由于两轴或三轴伺服跟踪装置的多个转动部件多频次、大摆动角度的使用，较容易出故障或者对星精度下降幅度较大，这也成为搭配有稳定伺服跟踪装置的vsat系统推广的阻碍。

有鉴于此，有必要提出一种适合小型船使用、耐用、造价低的vsat天线系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种结构简单，成本低，寿命和可靠性强的船载vsat天线系统。

本实用新型的另一个目的是提供一种调节速度快，调整一步到位，可较好的实现伺服跟踪和抗船体摇晃功能的船载vsat天线系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种低成本的小型vsat天线对星装置，包括控制系统、多点位电磁定位装置、支撑架和抛物面天线；

所述控制系统包括方位变化感应装置和控制器，所述方位变化感应装置和控制器电性连接；所述方位变化感应装置包括用于感知船体方位变化的电子罗盘或方位角、俯仰角传感器；所述控制器将方位变化感应装置所发送的信号处理为具体的位置变化指令，并控制相应位置的棒状电磁铁产生吸附；

所述抛物面天线设在支撑架上，所述支撑架上缘设有滚珠，使得抛物面天线可在支撑架上转动；

所述多点位电磁定位装置包括弧形多孔板和底座，所述底座固定于支撑架正下方，所述弧形多孔板安装在底座上，弧形多孔板内侧面开设有多个孔位，每个孔位内安装有一个棒状电磁铁，所述棒状电磁铁分别与控制器电性连接；

所述抛物面天线的内侧面为抛物面，外侧面为球面，抛物面天线的外侧面底部垂直设有一根直杆，直杆底部下端固定有铁磁性金属头。

优选的是，所述抛物面天线直径大于支撑架，所述底座上设有用于防止抛物面天线脱落但不妨碍抛物面天线转动的可伸缩限位装置，可伸缩限位装置上端与抛物面天线外缘连接。

优选的是，所述棒状电磁铁通电时对铁磁性金属头产生吸附力，且铁磁性金属头与棒状电磁铁上端面不接触。

优选的是，所述棒状电磁铁上端面与孔位平齐或凸出于孔位。

优选的是，所述铁磁性金属头从一个孔位上方移到相邻孔位上方时，抛物面天线转动的角度不超过2°。

优选的是，所述弧形多孔板上的孔位均匀排列。

优选的是，所述弧形多孔板上用于控制抛物面天线俯仰角度改变的孔位不少于用于控制抛物面天线左右角度改变的孔位。

优选的是，所述抛物面天线的最大转动幅度不小于60°。

优选的是，所述抛物面天线采用轻质材料。

本实用新型的低成本的小型vsat天线对星装置，至少具有以下优点：

结构简单，体积小，不需要复杂的两轴甚至三轴伺服跟踪装置，成本大大降低，无转动件，故障率低，寿命和可靠性增强；由于铁磁性金属头是直接由原孔位到达目标孔位，调节速度快，调整一步到位，可较好的实现伺服跟踪和抗船体摇晃功能，尤其适用于抗船体摇晃性能较差的中小型船只。

附图说明

图1为一种低成本的小型vsat天线对星装置结构示意简图；

图中编号为：1-电磁定位装置，2-支撑架，3-抛物面天线，4-滚珠，5-弧形多孔板，6-底座，7-孔位，8-棒状电磁铁，9-抛物面，10-球面，11-直杆，12-铁磁性金属头，13-可伸缩限位装置。

具体实施方式

下面通过实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

一种低成本的小型vsat天线对星装置，包括控制系统、多点位电磁定位装置1、支撑架2和抛物面天线3；

所述控制系统包括方位变化感应装置和控制器，所述方位变化感应装置和控制器电性连接；所述方位变化感应装置包括用于感知船体方位变化的电子罗盘（如三维电子罗盘）或方位角、俯仰角传感器等；所述控制器将方位变化感应装置所发送的信号处理为具体的位置变化指令，并控制相应位置的棒状电磁铁产生吸附；目前，船用天线系统卫星方位确定多采用坐标变换方案，在坐标变换方案中需要获得载体的纵摇角、横摇角和艏摇角等，经过坐标变换，求得俯仰和方位在天线坐标系下的控制角度。通过坐标变换方案，在船体姿态改变时，获得抛物面天线对准卫星所需要的变化角度，经进步一计算将需要的变化角度落实到具体的某个棒状电磁铁上。

所述抛物面天线设在支撑架上，所述支撑架上缘设有滚珠4，使得抛物面天线可在支撑架上转动；

所述多点位电磁定位装置包括弧形多孔板5和底座6，所述底座固定于支撑架正下方，所述弧形多孔板安装在底座上，弧形多孔板内侧面开设有多个孔位7，每个孔位内安装有一个棒状电磁铁8，所述棒状电磁铁分别与控制器电性连接；

所述抛物面天线的内侧面为抛物面9，外侧面为球面10，抛物面天线的外侧面底部垂直设有一根直杆11，直杆底部下端固定有铁磁性金属头12；铁磁性金属头位置的改变，带动抛物面天线角度的改变。由于抛物面天线的内侧面为抛物面，外侧面为球面，则抛物面天线的底部厚底必然较大，因此，为减轻抛物面天线重量，本实施例中，将抛物面天线设计为空心结构。

使用时，只有一根合适位置的棒状电磁铁通电产生磁力，铁磁性金属头吸附在该棒状电磁铁上方从而将抛物面天线的姿态固定；需要改变抛物面天线角度时，铁磁性金属头在弧形多孔板范围内被不同棒状电磁铁吸附而运动，带动抛物面天线角度发生改变。

所述抛物面天线的外侧面与弧形多孔板同（圆）心或不同（圆）心设置；同心设置时可保证抛物面天线旋转时与弧形多孔板之间的距离不变。

所述抛物面天线直径大于支撑架，所述底座上设有用于防止抛物面天线脱落但不妨碍抛物面天线转动的可伸缩限位装置13，可伸缩限位装置上端与抛物面天线外缘连接。可伸缩限位装置可以是一个多褶皱的可伸缩套，也可以是均匀分布的弹性带等。

所述棒状电磁铁通电时对铁磁性金属头产生吸附力，且铁磁性金属头与棒状电磁铁上端面不接触。铁磁性金属头与棒状电磁铁上端面不接触（一般来说，铁磁性金属头与棒状电磁铁上端面之间的距离不大于2cm，防止距离过大吸力不够），可减少铁磁性金属头移动时的阻力，也可以更容易被吸附到目标孔位；当然铁磁性金属头也可采用滚珠的形式在弧形多孔板上接触并滚动以实现位移，再者，还可采用接触并滑动的形式来实现位移。

所述棒状电磁铁上端面与孔位平齐或凸出于孔位。

所述铁磁性金属头从一个孔位上方移到相邻孔位上方时，抛物面天线转动的角度不超过2°。每个孔位对应一种抛物面天线的姿态，当棒状电磁铁的密度设置的足够多时，其控制抛物面天线的角度误差只有1-2°，不影响天线信号的接收或影响较小。

所述弧形多孔板上的孔位均匀排列。

所述弧形多孔板上用于控制抛物面天线俯仰角度改变的孔位不少于用于控制抛物面天线左右角度改变的孔位。船航行时，会发生沿船宽度方向的滚动摇晃和沿船长度方向的俯仰摇晃；由于船的长度远大于船的宽度，滚动摇晃通常要远比俯仰摇晃严重。因此可以在俯仰方向上增加孔位，并延展其区域长度，即弧形多孔板上的孔位区域可以是圆形或者是更为优选的椭圆形等多种。

所述抛物面天线的最大转动幅度不小于60°，抛物面天线有足够的转动范围。

所述抛物面天线采用轻质材料。抛物面天线过重，会导致转动时惯性过大，对棒状电磁铁的吸附力要求较高，这会导致能耗增大，因此，抛物面天线宜采用轻质材料，且抛物面天线不应过大。

船航行中发生摇晃等情况需要重新对星时，方位变化感应装置将感受到的船姿态的变化转化成具体的点位信号，控制器收到点位信号后，切断当前通电的棒状电磁铁（原孔位）电流使之失去对铁磁性金属头的吸附，同时点位信号所标记处的棒状电磁铁（目标孔位）通电产生磁力，将铁磁性金属头吸引过来，此时抛物面天线的姿态发生改变，调整完成。

在实际使用过程中，若原孔位与目标孔位的距离相差较大，目标孔位中的棒状电磁铁的吸附力不够，则可通过中继孔位进行传递，即选取原孔位与目标孔位之间的1-2个孔位作为中继，中继孔位和目标孔位处逐次产生吸附力而将铁磁性金属头逐步吸引至目标孔位。

或者，短时增大目标孔位处的棒状电磁铁电流，目标孔位处的棒状电磁铁产生足够的吸附力将铁磁性金属头吸附至目标孔位后再减小棒状电磁铁电流以维持铁磁性金属头位置稳定。

另外，本实用新型的低成本的小型vsat天线对星装置在初始寻位时需要依次调动多个孔位来寻找抛物面天线的最佳对星位置，在这一点上并没有两轴或三轴的伺服装置来的快捷，因此，本实用新型也可搭配单轴的伺服装置（即只有一个旋转自由度的伺服装置）来使用，低成本的小型vsat天线对星装置设置在单轴伺服装置的转盘上，单轴伺服装置主要用于初始寻位或大幅度调整对星时使抛物面天线大角度旋转，低成本的小型vsat天线对星装置则主要用于船航行时为应对摇晃需要的频繁、小幅的抛物面天线位置调整，以及大幅的俯仰角度调整。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。