一種動(dòng)中通天線系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種動(dòng)中通天線系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]動(dòng)中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱〃動(dòng)中通〃)是指將衛(wèi)星天線安裝在移動(dòng)載體平臺(tái)上(如汽車、火車、飛機(jī)、輪船等)，衛(wèi)星天線能夠與靜止衛(wèi)星(即同步軌道衛(wèi)星)建立穩(wěn)定的通信鏈路，并能夠在載體快速運(yùn)動(dòng)的過程中保持通信鏈路的穩(wěn)定與暢通，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信的系統(tǒng)。由于靜止衛(wèi)星距地面的距離很遠(yuǎn)(約36000公里)，鏈路損失大，因此要實(shí)現(xiàn)移動(dòng)載體平臺(tái)與靜止衛(wèi)星間的寬帶通信，就必須采用高增益的定向天線。同時(shí)高增益的天線的波束很窄，必須使天線波束始終以一定的精度對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星才能保證通信鏈路的穩(wěn)定性。
[0003]動(dòng)中通衛(wèi)星天線跟蹤原理是根據(jù)接收到的衛(wèi)星信號(hào)檢測(cè)出天線波束指向與衛(wèi)星方向之間的角度誤差，跟蹤伺服主控器根據(jù)誤差調(diào)整天線指向，從而達(dá)到跟蹤衛(wèi)星的目的。為了提高天線增益，動(dòng)中通天線通常由兩個(gè)天線單元或者更多天線單元組成。其中兩個(gè)天線單元組成的動(dòng)中通天線體積小，重量輕，但是天線增益較四天線單元要低。四天線單元組成的動(dòng)中通天線增益要高，但是同時(shí)體積和重量要大。
[0004]綜上所述，動(dòng)中通天線系統(tǒng)的關(guān)鍵是如何在移動(dòng)載體平臺(tái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，使天線波束始終對(duì)準(zhǔn)通信衛(wèi)星，核心技術(shù)是天線波束的穩(wěn)定和跟蹤技術(shù)。其中，天線波束的穩(wěn)定基于系統(tǒng)時(shí)鐘、晶振或微機(jī)械(MEMS)技術(shù)的穩(wěn)定性，元件一般存在溫度變化、線性加速度和其它等因素變化時(shí)使它們的偏置和比例系數(shù)產(chǎn)生誤差。因此，一個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定跟蹤的技術(shù)關(guān)鍵是如何用跟蹤信息以校正天線指向的誤差。
[0005]動(dòng)中通跟蹤方式的基本原理是根據(jù)接收到的衛(wèi)星信號(hào)檢測(cè)出天線波束指向與衛(wèi)星方向間的誤差角，控制器利用該誤差控制天線，使天線向誤差信號(hào)減小的方向運(yùn)動(dòng)。顯然，這是一種閉環(huán)跟蹤衛(wèi)星方式。目前用于衛(wèi)星通信常用的跟蹤方式有步進(jìn)跟蹤、圓錐掃描跟蹤和單脈沖跟蹤等方式。其中，圓錐掃描跟蹤和步進(jìn)跟蹤都是建立在一個(gè)天線波束的基礎(chǔ)上，利用單波束在衛(wèi)星方向的周圍掃描，利用幅度的邊緣界定方向。實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，但同時(shí)跟蹤精度低，并且由于圓錐波束掃描跟蹤偏離衛(wèi)星方向而使系統(tǒng)增益下降，而且對(duì)于非圓錐波束存在不對(duì)稱的問題。步進(jìn)跟蹤方式天線波束不能停留在對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星的方向上，而是在該方向的周圍不斷擺動(dòng)，由于天線是在俯仰面和方位面上重復(fù)交替轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)天線波束逐步對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星，跟蹤收斂速度較慢；另外，步進(jìn)跟蹤是以接收信號(hào)電平為依據(jù)判斷天線是否對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星，當(dāng)接收信號(hào)電平變化幅度較大時(shí)，天線跟蹤將存在較大偏差。而單脈沖自跟蹤能夠?qū)崿F(xiàn)高精度跟蹤而且跟蹤速度很快，但系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜，超過了系統(tǒng)對(duì)體積、重量和成本限制的要求。
[0006]當(dāng)通信衛(wèi)星沒有信標(biāo)，且采用突發(fā)式的通信方式。此時(shí)采用傳統(tǒng)的幾種方式進(jìn)行跟蹤都因?yàn)闆]有連續(xù)的接收信號(hào)功率用于角度誤差的校正，效果都會(huì)明顯下降。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種動(dòng)中通天線系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)及使用操作方便，跟蹤速度快，跟蹤精度高，適用范圍廣，易于推廣應(yīng)用。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種動(dòng)中通天線系統(tǒng)，其特征在于:包括數(shù)字波束跟蹤接收機(jī)、衛(wèi)星接收機(jī)和與數(shù)字波束跟蹤接收機(jī)相接的跟蹤控制主控器，所述數(shù)字波束跟蹤接收機(jī)的輸入端接有兩路信號(hào)接收處理電路，每路所述信號(hào)接收處理電路均包括依次連接的天線、雙工器、低噪聲放大器、下變頻器、濾波器和Α/D轉(zhuǎn)換器，所述天線安裝在天線底座上，所述衛(wèi)星接收機(jī)的輸入端接有射頻接收模塊，所述衛(wèi)星接收機(jī)的輸出端接有射頻發(fā)射模塊，所述雙工器與射頻發(fā)射模塊的輸出端連接，所述射頻接收模塊與低噪聲放大器的輸出端連接；所述跟蹤控制主控器的輸入端接有導(dǎo)航模塊和慣性測(cè)量模塊，所述跟蹤控制主控器的輸出端接有用于帶動(dòng)天線跟蹤衛(wèi)星的俯仰伺服電機(jī)和方位伺服電機(jī)。
[0009]上述的一種動(dòng)中通天線系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)字波束跟蹤接收機(jī)包括用于連接跟蹤控制主控器的通信接口、兩路分別用于對(duì)兩路所述信號(hào)接收處理電路輸出的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理的數(shù)字信號(hào)處理器和用于將兩路所述數(shù)字信號(hào)處理器輸出的信號(hào)合成為三個(gè)數(shù)字波束的數(shù)字波束合成器，三個(gè)所述數(shù)字波束分別為和波束、左波束和右波束，每路所述數(shù)字信號(hào)處理器均由依次相接的數(shù)字下變頻器、匹配濾波器和移相器組成，所述數(shù)字波束合成器由三個(gè)加法器組成，三個(gè)加法器中的第一個(gè)加法器的兩個(gè)輸入端分別與兩個(gè)移相器中第一個(gè)移相器的輸出端和兩個(gè)匹配濾波器中第二個(gè)匹配濾波器的輸出端連接，三個(gè)加法器中的第二個(gè)加法器的兩個(gè)輸入端分別與兩個(gè)匹配濾波器的輸出端連接，三個(gè)加法器中的第三個(gè)加法器的兩個(gè)輸入端分別與兩個(gè)匹配濾波器中第一個(gè)匹配濾波器的輸出端和兩個(gè)移相器中第二個(gè)移相器的輸出端連接，三個(gè)加法器的輸出端各接有一個(gè)功率檢測(cè)器，三個(gè)功率檢測(cè)器的輸出端均與通信接口連接。
[0010]上述的一種動(dòng)中通天線系統(tǒng)，其特征在于:所述天線為單個(gè)的天線或由多個(gè)天線組成的陣列天線。
[0011]上述的一種動(dòng)中通天線系統(tǒng)，其特征在于:所述天線為圓極化天線、線極化天線或橢圓圓極化天線。
[0012]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0013]1、本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)及使用操作方便。
[0014]2、本實(shí)用新型采用了模塊化的設(shè)計(jì)，靈活性高，易于擴(kuò)展和更新升級(jí)，便于研制生產(chǎn)系列化產(chǎn)品。
[0015]3、本實(shí)用新型數(shù)字波束跟蹤接收機(jī)處理信號(hào)的速度快，智能化程度高。
[0016]4、采用本實(shí)用新型跟蹤衛(wèi)星的方法步驟簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便。
[0017]5、本實(shí)用新型具有快速跟蹤衛(wèi)星的能力和較高的跟蹤精度，使動(dòng)中通系統(tǒng)不受主站約束始終能跟蹤衛(wèi)星，克服了衛(wèi)星沒有信標(biāo)、突發(fā)式通信帶來(lái)的信號(hào)不連續(xù)的問題，提高了主站和動(dòng)中通地球站的生存能力。
[0018]6、本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)中通天線系統(tǒng)的穩(wěn)定跟蹤，衛(wèi)星跟蹤效果好，適用范圍廣，不局限于衛(wèi)星是否有信標(biāo)以及信號(hào)的調(diào)制方式，易于推廣應(yīng)用。
[0019]綜上所述，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)及使用操作方便，跟蹤速度快，跟蹤精度尚，適用范圍廣，易于推廣應(yīng)用O
[0020]下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型的電路原理框圖。
[0022]圖2為本實(shí)用新型數(shù)字波束跟蹤接收機(jī)的電路原理框圖。
[0023]附圖標(biāo)記說明:
[0024]I一天線； 2—雙工器；3—低噪聲放大器；
[0025]4一下變頻器； 5—射頻發(fā)射模塊；6—射頻接收模塊；
[0026]7—衛(wèi)星接收機(jī)； 8—濾波器；9一Α/D轉(zhuǎn)換器；
[0027]10—數(shù)字波束跟蹤接收機(jī)；10-1 —數(shù)字下變頻器；10-2—匹配濾波器；
[0028]10-3—移相器；10-4—數(shù)字波束合成器；10-41 —加法器；
[0029]10-5一功率檢測(cè)器； 10-6—通彳目接口 ；11 一跟蹤控制主控器；
[0030]12—導(dǎo)航模塊； 13—慣性測(cè)量模塊；14一俯仰伺服電機(jī)；
[0031]15—方位伺服電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0032]如圖1所示，本實(shí)用新型的一種動(dòng)中通天線系統(tǒng)，包括數(shù)字波束跟蹤接收機(jī)10、衛(wèi)星接收機(jī)7和與數(shù)字波束跟蹤接收機(jī)10相接的跟蹤控制主控器11，所述數(shù)字波束跟蹤接收機(jī)10的輸入端接有兩路信號(hào)接收處理電路，每路所述信號(hào)接收處理電路均包括依次連接的天線1、雙工器2、低噪聲放大器3、下變頻器4、濾波器8和Α/D轉(zhuǎn)換器9，所述天線I安裝在天線底座上，所述衛(wèi)星接收機(jī)7的輸入端接有射頻接收模塊6，所述衛(wèi)星接收機(jī)7的輸出端接有射頻發(fā)射模塊5，所述雙工器2與射頻發(fā)射模塊5的輸出端連接，所述射頻接收模塊6與低噪聲放大器3的輸出端連接；所述跟蹤控制主控器11的輸入端接有導(dǎo)航模塊12和慣性測(cè)量模塊13，所述跟蹤控制主控器11的輸出端接有用于帶動(dòng)天線I跟蹤衛(wèi)星的俯仰伺服電機(jī)14和方位伺服電機(jī)15。
[0033]如圖2所示，本實(shí)施例中，所述數(shù)字波束跟蹤接收機(jī)10包括用于連接跟蹤控制主控器11的通信接口 10-6、兩路分別用于對(duì)兩路所述信號(hào)接收處理電路輸出的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理的數(shù)字信號(hào)處理