专利名称：用于甚小口径终端的手动天线定向装置及方法
技术领域：
本发明总地涉及用于甚小口径终端(VSAT)的手动天线定向技术，尤其是涉及一种用于甚小口径终端的手动天线定向装置及方法，其中甚至由不熟悉的人员也能容易地使天线与卫星对准定位，而不用昂贵的、附加的设备，例如专门的定向装置、频谱分析仪等。
通常，在卫星通信系统例如甚小口径终端必须使用天线来接收由卫星发射的高频微弱信号。由天线接收到的微弱信号电平取决于天线与卫星的直线性。为此原因，天线必须精确地与卫星对准定向，以接收正确数据而不带任何噪声。
在甚小口径终端中收用的天线其尺寸很小。例如该天线可能是一种具有长度为1.2m或1.8m的偏置馈入型抛物面反射器天线。
当该甚小口径终端被安装时，需进行天经的初始定向。通常，这种天线定向是由天线定向专家使用昂贵的、附加设备如频谱分析仪，专门的定向装置等来实现的。
在这种传统天线定向方法中，对天线安装了低噪声阻塞转换器(LNB)。低噪声阻塞转换器的输出被连接到专门的定向设备或频谱分析仪上。在此条件下，天线定向专家在移动天线反射器的同时，观察由卫星发射的信号电平。当观察期间，天线定向专家以能接收到最大电平信号的方式调整天线反射器。
但是，上述传统的天线定向方法是不经济的，因为它需要昂贵的、附加的设备。同时天线定向专家必须持续地持续观察由卫星发射出的信号电平以使天线固定到能接收最大电平信号的点上。其结果是，需用很多时间才使天线对准卫星。
另一方面，在美国专利U.S.5019833中公开的一种便携式天线定向装置。该便携式天线定向装置包括低噪声阻塞转换器；一个便携式卫星电视接收天线，用于从卫星接收电视广播电波信号；一个定向装置，用于根据预定值调节天线角度，使天线对准卫星；及一个盖壳及基壳部分，用于在其中容纳该定向装置。当天线不被使用时，它与抛物面反射器断开连接并容纳在基壳部分中，然后该基壳部分与盖壳部分相关合。因此，使用者可方便地携带该便携式天线定向装置。
上述该传统天线定向装置具有提供使用者以方便的优点，因为它能被使用者方便地携带。但是，上述传统的天线定向装置并不涉及这样的技术，即在其中将廉价及简单的电路结构设置在甚小口径终端中，以使得甚至不熟悉的人员也能在用肉眼观察由卫星发射出的信号电平的同时使天线对准卫星，并减少了由于使用专门及附加设备产生的高成本。
因此，本发明是鉴于解决上述问题作出的，并且本发明的目的是在于提供一种用于甚小口径终端的手动天线定向装置及方法，其中设置了廉价的及简单的电路结构，使甚至能由不熟悉的人员方便地将天线与卫星对准。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于手动地将甚小口径终端的天线与卫星对准定向的装置，它包括连接在接收机中的解调器和数据处理器之间的手动天线定向装置，用于使天线对准卫星，手动天线定向装置包括峰值检测装置，用于响应来自控制处理器的峰值检测控制信号，对来自解调器的输出信号进行滤波及微分，以从其中检测出峰值，该被测出的峰值指示由中央通信站发射的载波的频率位置；采样/保持器，用于响应来自控制处理器的采样/保持控制信号，对来自峰值检测装置的输出信号进行采样并保持；反相器，用于使来自控制处理器的多路控制信号反相；第一模拟开关，用于响应来自反相器的输出信号，在天线定向方式中选择地转送来自采样/保持器的输出信号；第二模拟开关，用于响应来自控制处理器的多路控制信号，在常规方式中选择地转送来自于接收机中自动增益控制电路的输出信号；定标电路，用于以所需比例使被第一模拟开关转送的来自采样/保持器的输出信号定标或使被第二模拟开关转送的来自于自动增益控制电路的输出信号定标；显示装置，用于显示来自定标电路(scaling circuit)的输出信号电平以使其能由使用者以肉眼观察到；及天线定向方式开关，用于选择天线定向方式。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于使甚小口径终端的天线手动地与卫星对准定向的方法，其中使用设置在接收机中解调器和数据处理器之间的手动天线定向电路，该方法包括存储手动天线定向控制程序的第一步骤；根据存储的手动天线定向控制程序检测来自解调器的输出信号电平的第二步骤；及允许使用者在用肉眼观察被检测信号电平及接收灵敏度的同时根据被测信号电平持续手动地使天线与卫星对准定向的第三步骤。
从以下结合附图的详细描述中将会对本发明的上述及另外的目的、特征及优点更加清楚地了解，附图为
图1是表示根据本发明的用于甚小口径终端的手动天线定向装置的电路框图。
参照图1，它以框图形式表示根据本发明的用于甚小口径终端的手动天线定向装置的整体结构。如该图中所示，该手动天线定向装置包括一个馈入抛物面2，用于聚集由天线1接收的来自卫星的信号；一个低噪声阻塞转换器3，用于低噪声地放大来自馈入抛物面2的输出信号并将被放大信号转换成中频信号；一个自动增益放大器5，用于恒定维持它的输出信号电平，不管由低噪声阻塞转换器3输出信号的电平如何；第一本机振荡器7，用于产生第一本机振荡频率信号；及一个混频器6，用于使来自自动增益放大器5的输出信号与来自第一本机振荡器7的第一本机振荡频率信号混频并输出一个低频的中频信号。
该手动天线定向装置还包括，第二本机振荡器9，用于响应来自一个控制处理器12的本机振频率控制信号S1，产生第二本机振荡频率信号；一个解调器8，用于响应来自第二本机振荡器9的第二本机振频率信号使来自混频器6的输出信号解调成所需的数字信号；一个全波整流器10，用于使来自解调器8的输出信号全波整流；及一个自动增益控制电路11，用于响应来自控制处理器12的自动增益控制信号S4及来自全波整流器10的输出信号，自动地控制自动增益放大器5的增益，以致使来自于自动增益放大器5的输出信号没有电平的变化，而尽管来自低噪声阻塞转换器3的输出信号具有电平的变化。
控制处理器12被采用来控制手动天线定向装置的整体操作。
手动天线定向装置还包括一个手动天线定向电路50，用于快捷地使天线1与卫星对准。
手动天线定向电路50包括一个峰值检测电路51，用于响应来自控制处理器12的峰值检测控制信号S6，对来自解调器8的输出信号进行滤波及微分以检测其中的峰值。由峰值检测电路51检测到的峰值指示出从中央通信站发送出来的载波的频率位置。
手动天线定向电路50还包括一个采样/保持器52，用于响应来自控制处理器12的采样/保持控制信号S5，对来自峰值检测电路51的输出信号进行采样及保持；一个反相器55，用于使来自控制处理器12的多路控制信号S2反相；第一模拟开关53，用于响应来自反相器55的输出信号，在天线定向方式中选择地转送来自采样/保持器52的输出信号；第二模拟开关56，用于响应来自控制处理器12的多路控制信号S2，在常规方式中选择地转送来自于自动增益控制电路11的输出信号；一个定标电路54，用于以的需比例对由第一模拟开关53转送的来自采样/保持器52的输出信号进行定标或对由第二模拟开关56转送的来自于自动增益控制电路11的输出信号进行定标；一个显示电路57，用于显示来自定标电路54的输出信号的电平以使得使用者能以肉眼观察出；及一个天线定向方式开关58，用以选择天线定向方式。
峰值检测电路51包括一个全波整流器51-1，用于对来自解调器8的输出信号全波整流；一个低通滤波器51-2，用于使来自全波整流器51-1的输出信号进行低通滤波，以消除其中的高频分量；一个微分器51-3，用于对来自低通滤波器51-2的输出信号微分以得到它的平均值，及一个峰值检测器51-4，用于响应来自控制处理器12的峰值检测控制信号56，检测来自微分器51-3的输出信号的峰值。
信号显示电路57包括一个信号电平显示单元57-2，用于显示相应于来自定标电路54的输出信号电平的量；一个显示驱动器57-1，用于驱动信号电平显示单元57-2，一个用于使定标电路54的输出信号的电压与一预定阈值电压相比较的电压比较器57-3；及一个用于响应来自电压比较器57-3的输出信号以指示接收灵敏度的发光二极管57-4。
以下参照图1，来详细描述根据本发明的具有上述结构的用于甚小口径终端的手动天线定向装置的操作。
在常规方式中，当天线1接收到由中央通信站通过卫星发射的信号时，接收信号被馈入抛物面聚集，然后传送到低噪音阻塞转换器3。该低噪声阻塞转换器3低噪声地放大来自馈入抛物面2的输出信号，并将被放大信号转换成中频信号。然后该低噪声阻塞转换器3通过装置内连线路(IFL)电缆4将中频信号传送到自动增益放大器5。自动增益放大器5在自动增益控制电路11的控制下，不管来自低噪声阻塞转换器3的输出信号电平如何，恒定地保持本身输出信号的电平。混频器6使来自于自动增益放大器5的输出信号与来自第一本机振荡器7的第一本机振荡频率信号相混频。其结果是，混频器6将中频信号输出给解调器8，该中频信号具有的频率低于来自低噪声阻塞转换器3输出信号的频率。解调器8响应于来自第二本机振荡器9的第二本机频率信号使混频器6的输出信号解调为所需数字信号。解调器8将其输出信号提供给一个数据处理器(未示出)，全波整流器10及手动天线定向电路50。
当被接收信号通过上述相继过程被解调成数字数据时，由于电波散射，电波失真，天线定向误差或另外的条件使信号的接收效果可能不佳。在此情况下，将使手动天线定向电路50操作以与天线1与卫星对准，这将详细地在以下描述。
使天线定向方式开关58导通，将当前的方式转换在天线定向方式。当开关导通时，该天线定向方式开关58产生一个天线定向ON信号S3，以指示天线定向方式。然后天线定向方式开关58将天线定向ON信号53输出到控制处理器12。控制处理器12响应来自天线定向方式开关58的天线定向ON信号S3，将当前的方式转换成天线定向方式，并控制手动天线定位装置的相关部件。首先，控制处理器12将自动增益控制信号S4输出到自动增益控制电路11以固定维持自动增益放大器5的增益。自动增益控制电路11响应来自控制处理器12的自动增益控制信号S4被阻塞，以使自动增益放大器5的增益固定不变。然后，控制处理器12将多路控制信号S2输出到第一及第二模拟开关53及56，以使来自采样/保持器52的输出信号能由信号电平显示单元57-2显示出来。
第一模拟开关53响应来自反相器55的输出信号被导通，该反相器55使来自控制处理器12的多路控制信号S2反相。而第二模拟开关56响应来自控制处理器12的多路控制信号S2被关断。当第二模拟开关56被关断时，该开关56阻止了来自自动增益控制电路11的输出信号的输入。
然后，控制处理器12将本机振荡频率控制信号S1输出到第二本机振荡器9。第二本机振荡器9响应来自控制处理器12的本机振荡频率控制信号，产生第二本机振荡频率信号，该信号以所需间隔周期性地被扫振。在每次扫振间隔期间，来自解调器8的被解调信号被传送到峰值检测电路51。在峰值检测电路51中，来自解调器8的被解调信号由全波整流器51-1进行全波整流，然后由低通滤被器51-2进行低通滤波。应注意，第二本机振荡器9扫描了一个频率区域。在该频率区域中存在由中央通信站发射的信号。就此而论，来自低通滤波器51-2的输出信号的峰值指示出由中央通信站发射的载波的频率位置。
微分器51-3使来自低通滤波器51-2的输出信号微分以得到它的平均值。应注意，由天线1接收的该信号的峰值与该信号的斜率成比例，而不管由低噪声阻塞转换器3确定的噪声底值(noise floor)如何，这是由于第二本机振荡器9的扫描操作是恒速进行的。其结果是，由微分器51-3获得的平均值与被接收信号的峰值与噪声底值之间的差值成比例。然后峰值检测器51-4响应来自控制处理器12的峰值检测控制信号S6，对来自微分器51-3的输出信号的峰值进行检测，并保持该被检测的峰值直到相应的扫描操作结束为止。在相应的扫描操作结束的时候，峰值检测器操作结束为止。在相应的扫描操作结束的时刻，峰值检测器51-4将被保持峰值输出到采样/保持器52。该采样/保持器52响应来自控制处理器12的、作为10ms脉冲信号的采样/保持控制信号S5，对来自峰值检测电路51的输出信号进行采样，并使被采样信号保持一个时间周期，在该时间周期上将进行相继的扫振操作。
来自采样/保持器52的输出信号由定标电路54以所需比例定标，然后施加到显示驱动器57-1及电压比较器57-3。只要采样/保持器52一执行采样操作，峰值检测器51-4就响应来自控制处理器12的峰值检测控制信号S6、即10ms的脉冲信号，而被放电。然后峰值检测器51-4重复峰值检测操作。
当接收到来自定标电路54的输出信号时，显示驱动器57-1将接收到的信号传送给信号电平显示单元57-2，该显示单元随即以直方图显示被接收信号的电平。电压比较器57-3将来自定标电路54的输出信号电压与一预定阈值电压相比较。如果作为比较结果，来自定标电路54的输出信号电压大于预定阈值电压，则电压比较器57-3将一驱动信号输出给发光二极管57-4以驱动它。发光二极管57-4响应来自电压比较器57-3的驱动信号被驱动发光，以指示接收灵敏度良好。
在信号电平显示单元中使用直方图允许使用者准确地看到天线1与卫星对准的程度。
根据本发明，甚至不熟悉的人员也能通过上述方法容易地使天线与卫星对准。
当天线定向操作完成后，天线定向方式开关58被关断，由此使控制处理器12将当前方式转换成常规方式。然后，控制处理器12将自动增益控制信号S4输出到自动增益控制电路11，使它启动。控制处理器12还将多路控制信号S2输出给第一及第二模拟开关53及56，以使第一模拟开关53关闭及第二模拟开关56导通。其结果是，信号电平显示单元57-2以直方图显示来自于自动增益控制电路11的输出信号电平。
结果是，虽然当前的方式已由天线定向方式转换到常规方式，使用者仍可在观察信号电平显示单元57-2上的直方图的同时偿试更好的天线定向。
由上述说明可清楚看到，根据本发明，在接收器中的解调器上设置了廉价的及简便的手动天线定向电路，因此甚至普通的使用者也能单独地进行初始的或后来的天线定向。因而，本发明具有使由采用专门及附加设备导致的成本降至最低的效果。同时，使用者可以在用肉眼观察由卫星发射的信号电平的同时使天线与卫星对准。因此，可精确地进行信号的接收。
虽然为了说明的目的仅对本发明的优选实施例进行了公开，但熟悉本领域的技术人员将会意识到，在不偏离如附权利要求所公开的本发明精神及范围的情况下，可以作出各种修改，添加及替换。
权利要求
1.一种用于手动地使甚小口径终端的天线与卫星对准定向的装置，包括连接在接收机中的解调器和数据处理器之间的手动天线定向装置，用于使所述天线与所述卫星对准，所述手动天线定向装置包括峰值检测装置，用于响应来自于一个控制处理器的峰值检测控制信号，对来自所述解调器的输出信号进行滤波及微分以从其中检测出峰值，该被检出的峰值指示由中央通信站发射的载波的频率位置；采样/保持器，用于响应来自所述控制处理器的采样/保持控制信号，对来自所述峰值检测装置的输出信号进行采样并保持；反相器，用于使来自所述控制处理器的多路控制信号反相；第一模拟开关，用于响应来自所述反相器的输出信号，在天线定向方式中选择地转送来自所述采样/保持器的输出信号；第二模拟开关，用于响应来自所述控制处理器的多路控制信号，在常规方式中选择地转送来自于自动增益控制电路的输出信号；定标电路，用于以所需比例使由所述第一模拟开关转送的来自所述采样/保持器的输出信号定标或使由所述第二模拟开关转送的来自所述自动增益控制电路的输出信号定标；显示装置，用于显示来自所述定标电路的输出信号电平以使其能被使用者用肉眼观察到；及天线定向方式开关，用于选择天线定向方式。
2.根据权利要求1所述的用于手动地使甚小口径终端的天线与卫星对准定向的装置，其中所述峰值检测装置包括全波整流器，用于对来自所述解调器的输出信号进行全波整流；低通滤波器，用于对来自全波整流器的输出信号进行低通滤波，以除去其中的高频分量；微分器，用于对来自所述低通滤波器的输出信号微分以获得它的平均值；及峰值检测器，用于响应来自所述控制处理器的峰值检测控制信号，检测来自所述微分器的输出信号的峰值。
3.根据权利要求1所述的用于手动地使甚小口径终端的天线与卫星对准定的装置，其中所述信号显示装置包括信号电平显示单元，用于显示关于来自所述定标电路的输出信号电平的相对量；显示驱动器，用于驱动所述信号电平显示单元；电压比较器，用于将来自所述定标电路的输出信号电压与一预定阈值电压相比较；及发光二极管，用于响应来自所述电压比较器的输出信号以指示接收灵敏度。
4.一种用于手动地使甚小口径终端的天线与卫星对准定向的方法，其中使用设置在接收机中的解调器和数据处理器之间的手动天线定向电路，该方法包括下列步骤(a)存储手动天线定向控制程序；(b)根据存储的手动天线定向控制程序检测来自所述解调器的输出信号的电平；及(c)允许使用者在用肉眼观察被检测信号电平及接收灵敏度的同时根据该被检测信号持续手动地使所述天线与卫星对准定向。
5.根据权利要求4所述的用于手动地使甚小口径终端的天线与卫星对准定向的方法，其中所述步骤(c)包括以直方图显示被测出信号电平，以允许使用者用肉眼方便地鉴别被检测信号电平的步骤。
6.根据权利要求4所述的用于手动地使甚小口径终端的天线与卫星对准定向的方法，其中所述步骤(c)包括以下步骤将来自所述解调器的输出信号电压与一预定阈值电压相比较；及如果作为比较结果，来自所述解调器的输出信号电压大于预定阈值电压，则驱动发光二极管发光，以允许使用者方便地识别出接收灵敏度良好。
7.根据权利要求4所述的用于手动地使甚小口径终端的天线与卫星对准定向的方法，其中所述步骤(c)包括允许使用者甚至在天线定向方式完成后也能持续识别来自所述解调器的输出信号电平及接收灵敏度。
全文摘要
一种用于手动地使甚至小口径的终端的天线与卫星对准定向的装置及方法。该装置包括连接在接收机中的解调器和数据处理器之间的手动天线定向电路，该电路包括峰值检测电路；采样/保持器；第一模拟开关；第二模拟开关；定标电路；显示电路；及天线定向方式开关。本发明具有使由采用专门及附加设备导致的成本降至最低的效果。同时，使用者可以在用肉眼观察由卫星发射的信号电平的同时使天线与卫星对准。因此，可精确地进行信号的接收。
文档编号H04B7/185GK1134048SQ9512117
公开日1996年10月23日 申请日期1995年12月29日 优先权日1994年12月30日
发明者张龙进 申请人:现代电子产业株式会社