卫星地面天线

卫星地面天线（共9篇）

卫星地面天线 篇1

1 引言

天线工作于露天场所, 长期受到外界环境的影响, 风沙雷电、雨雪冰灾, 以及太阳照射等都会对天线精度、使用寿命和可靠性造成负面的影响。因此天线防雨、防雪、防雷、防太阳辐射是天线防护的主要内容。下面分别介绍如何对卫星地面站的天线进行防护。

2 天线防太阳辐射

广电系统卫星地面站的天线大多数为抛物面天线, 类似一个太阳能的接收器, LNB头的安装位置就处在接受辐射能量最大的位置, 在阳光照射强烈的时候, 会引起LNB头的噪声温度上升, 造成不必要的噪声和干扰。同时, 天线的表面涂层在热能的作用下, 会变质或受到腐蚀, 极端的情况下甚至可能被融化。

卫星中心上行天线使用C波段9m直径的环焦天线, 天线型号为CTI.A90R1-C, 上行频率fu=5.975GHz, 下行频率fD=3.750GHz。C波段天线对抛物面的光洁度要求不高, 所以涂层脱落影响不大, 但是频率更高的Ku、Ka波段的天线, 其对表面光洁度的要求较高, 涂层脱落对信号接收有较大影响。目前, 在天线表面加装天线罩的方法可以有效地保护天线不受阳光和雨雪的侵扰, 但是由于受到天线罩工程造价的影响和本身的性能特点限制, 我们卫星中心没有采用。

位于湖南广电大楼东裙楼楼顶的天线, 部分出现反射面涂漆层剥落的现象。天线抛物面材料为铝合金, 支架材料为碳钢, 铝合金在大气中比较稳定, 几乎不受腐蚀的影响, 但是碳钢材料在大气中较易被腐蚀, 尤其是湖南气候潮湿, 更需要定期维护。最近, 在对天线进行维护时, 使用了BJ86-36常温型白色马路划线漆做面漆, 对天线支架及抛物面进行防锈处理, 收到较好的效果。

3 天线防雷

天线防雷, 主要包括防直击雷和感应雷两个方面。

直击雷, 是指雷电直接击在建筑物、动植物上, 因电、热效应和机械力效应等造成损害。位于湖南广电大楼东裙楼楼顶的卫星天线群, 处于大楼顶部避雷针的保护范围内, 可以不考虑直击雷的防护问题。为保险起见, 仍然在东裙楼顶北侧和南侧各架设一根高约5m避雷针, 并将天线基座与楼顶铺设的防雷带之间用扁钢连接, 经测量, 防雷带接地电阻为0.5Ω左右, 符合国家标准。

感应雷, 又分为静电感应雷和电磁感应雷两种。静电感应雷指的是带电积云接近地面时, 在架空线路导线和其它导电凸出物顶部感应出的大量电荷引起的;电磁感应雷指的是在雷电放电通道周围激起的变化磁场, 该磁场可在临近的导体上感应出很高的电动势。在同等条件下, 导线长度越长, 感应雷造成的危害越大, 天线与小信号机房之间的连接信号线, 其长度普遍在20-150m之间, 需要针对感应雷的危害做相应的防护。卫星中心采用了架空碳钢板线槽对信号线进行无间隙屏蔽。先用角钢在楼顶做支架, 然后用碳钢板焊接凹槽, 凹槽之上有盖板, 除预留部分活动盖板外, 相邻的两块盖板直间用扁钢焊接。架空线槽有两种规格:一种为槽宽60cm、高18cm、支架高40cm, 另一种槽宽20cm、高18cm、支架 (均用5#角钢制作) 高20cm。架空碳钢板线槽需定期做防锈处理, 由于该线槽离地面较近, 且容易积水, 因此在维护时, 我们涂用了两层漆, 用湘江牌F53-31红丹酚醛防锈漆做底漆, 用BJ86-36常温型白色马路划线漆做线槽面漆, 且在线槽内部使用常温型深灰色马路划线漆做防锈处理。

4 抗干扰系统在天线防雨衰中的应用

雨衰是降雨或积雨云造成信号衰减的现象, 当电波穿过降雨的区域时, 雨滴会对电波产生吸收或散射, 因此造成信号衰减。雨衰对电波产生的影响主要是吸收衰减, 大部分变现为热损耗, 因此积雨云、下雨、积雨、下雪和积雪等天气现象都会造成雨衰。

雨衰的形成实际分三个阶段:第一阶段是积雨层至天线的接收面或反射面, 这是一个漫长并且受各种因素影响的过程, 是造成雨衰的主要因素;第二阶段是天线接收面或反射面直接沾挂和留存雨雪造成的影响;第三阶段是高频头防水罩上沾挂的雨水对信号传输的影响。

国际上比较有名的防雨雪产品天王雨盾, 可以有效减少喷涂部位的雨雪沾挂, 实际上是减少了第二和第三阶段信号衰减的影响, 对第一阶段却没有任何改善作用。虽然, 已被美国列为禁止出口的高科技产品, 但只是在野外条件下比较实用, 对卫星中心来说, 这种产品难于获得、价格高昂, 并且意义不大。

与野外条件相比, 卫星中心有稳定、充足的电源供应, 可以利用抗干扰系统增加发射功率, 有效抵消第一阶段雨衰的影响, 保证安全播出。湖南广电卫星中心抗干扰系统原理简图如图1所示。

抗干扰系统工作原理如下:当自环接收正常, 其它三个天线接收电平低于下限电平以下时, 说明转发器受到干扰, 抗干扰计算机自动增加功率, 直到接收电平回复到正常水平, 并自动上报总局指挥平台计算机;如果自环接收和其他三个天线的接收电平都低于下限电平, 说明是高功放出现故障, 不能正常上行信号, 此时将无法增加发射功率;异地接收的主要作用是防止飞机对接收的干扰, 而出现功率误提升。抗干扰系统同时具备手动增加功率的功能, 一旦转到手动模式, 将不会自动提升功率。

在利用抗干扰系统应对雨衰时, 须将系统转到手动模式, 因为湖南卫视与上海文广共用一个转发器, 为防止功率提升过大影响上海文广的正常播出, 需密切观察频谱监测屏幕, 上海文广与湖南卫视的频谱应该高度保持基本一致, 这表明地面接收设备接收的两者信号强度基本一致或者说上传至卫星转发器的信号强度基本一致。手动调增益, 每次可增加或减少1dB, 通常卫星中心正常的上行功率为200W (53dB) 。根据多年使用经验, 在应对雨衰时, 上调功率一般不超过400W (56dB) ;应对影响较大的雪衰时, 一般不超过800W (59dB) 。

5 喷水除冰雪系统在天线防冰雪中的应用

与通常认为的积雪覆盖天线表面, 导致信号吸收和衰减造成雪衰的概念不同, 湖南广电系统的大口径天线需要应对的是积雪在天线表面坍塌导致抛物面外形改变和积雪融化后在低洼处二次结冰造成的危害, 其中二次结冰不仅造成抛物面外形改变, 还因为冰的重量导致天线变形。与均匀覆盖天线表面的积雪引起的吸收衰减相比, 积雪表面坍塌和二次结冰的情况, 其危害更加严重, 会导致天线主瓣特性大幅度改变。使用2.4m直径天线所做的试验表明, 积雪溶化后在天线低洼处二次结冰后, 信号会减弱, 甚至中断, 即使将发射功率增加到正常发射功率的十倍, 仍然不能正常上行到转发器上。

湖南冬季下雪的特点是雪下得猛, 融化得也快, 在下雪的过程中很容易发生积雪白天融化, 晚上结冰的情况。湖南的雪又湿又重, 不同于北方干雪可以用鼓风机吹走。因此, 针对湖南气候特点, 在使用抗干扰系统应对雪衰的同时, 又增加了喷水除冰雪系统, 该系统可利用水流融化积雪, 融化后的雪水通过抛物面的缝隙自然流到屋顶, 然后通过排水系统流走。

喷水除冰雪系统原理图如图2所示, 该系统具备冷水/热水两种供水模式, 在特别寒冷的时候, 可以使用中央空调管道的热水进行喷淋, 具备常压/水泵加压两种喷淋模式, 根据雪的大小情况选择。为防止供水管结冰, 采用泡沫包覆绝热的方式进行防护, 同时在系统最低点设置放水阀, 在工作完毕后, 将管道的水放空, 管道与集水环连接的部分使用一段长约2m的软管, 方便天线调整姿态。

集水环是两端封闭的半圆环形管道, 如图3所示, 在中央有一个进水口, 安装在天线抛物面较低一侧, 并在大约210o范围内均匀分布7个喷头, 利用喷头喷水方向的不一致性, 可以大致将整个抛物面覆盖。

一般在开始下雪时, 需要通过抗干扰系统提高功率, 同时打开喷水除冰雪系统, 用自来水常压喷淋, 如果积雪情况严重, 可打开水泵增压喷淋, 如果气温很低, 有结冰危险时, 可以打开中央空调热水进行喷淋。在有些时候, 下雪的开始阶段没有及时打开喷水系统, 经过一段时间后, 9m直径天线的积雪已经比较厚了, 这时打开喷水系统, 可能会导致积雪坍塌, 从而使信号质量严重下降甚至中断。为防止出现这种情况, 可以使用高压水枪先对7.3m备用天线人工除雪, 除雪完毕后, 启动备用天线, 然后再对9m直径天线除雪, 除雪完毕, 再恢复到正常工作状态。

实践表明, 通过抗干扰系统和喷水除冰雪系统的配合, 即使面对2008年那样严重的雪灾和冰冻情况, 也可以保障安全播出。

6 结语

卫星地面站的天线防护是一个系统性, 综合性的技术, 各地应该根据不同的情况选择合适的防护方式。做好天线防护工作, 不仅能够有效延长天线使用寿命, 提高信号传输质量, 还可提高突发性自然灾害的抵御能力, 是一项值得深入研究的课题。

卫星地面天线 篇2

关于卫星地面接收设施治理汇报

一、基本情况

我区系统外单位安装卫星地面接收设施299面，其中教育系统282面，其他单位17面。由于各方面的原因,据不完全统计，我区个人安装卫星地面接收设施共有460多面，其中已办理《卫星电视广播地面接收设施许可证》92面，已发出《卫星电视广播地面接收设施管理通知书》200多份，其它的正在进一步查实中。

二、主要工作

1、加强领导，健全机构。为了加强对地面卫星接收设施的管理,我局确定一名副局长具体分管此项工作,由局社会管理办公室全面负责卫星地面接收设施的日

常管理。

2、广泛宣传，提高认识，营造依法管理的良好氛围。为了在全社会形成依法销售、安装和使用地面卫星接收设施的共识，我局一是根据上级有关规定，起草印发《卫星电视广播地面接收设施管理规定和通告》等宣传资料13500多份，制作了录音带和宣传标语，累计出动车辆86次，到安装使用地面卫星接收设施较多的张义镇、红星镇、双城镇、洪祥镇、永昌镇、黄羊镇和武南镇等10多个乡镇多次进行了集中宣传。二是充分利用广播电视等媒体进行广泛宣传，使广大群众认识到卫星地面接收设施是特殊商品，私自销售、安装和使用都是违法行为。通过形式不同的宣传，大大提高了广大群众对卫星地面接收设施管理规定等法律法规的认识，初步营造了依法管理地面卫星接收设施的良好氛围。

3、强化管理，狠抓落实，严厉打击违法销售、安装、使用卫星地面接收设施的行为。近年来，我局一直坚持把日常

管理和集中整治相结合，采取“边摸底、边检查、边宣传、边管理”四位一体、同步运行的管理办法，狠抓对卫星地面接收设施的管理。几年来，社管办的同志们平均每年下乡都在120天以上，范围涉及38个乡镇的大部分行政村。结合全省几次专项整治行动，尤其是针对年底农民外出打工回来集中购买安装卫星接收设施的现实情况，我局都要积极联合工商、安全、公安等部门，在乡镇集中开展专项整治行动。仅今年元月份的专项行动中，我局就查扣非法设置的卫星地面接收设施4套，对符合设置条件的现场办理《许可证》3套，有效地遏制了私装滥买的势头。与此同时，我局还在专项行动中，对城区居民安装“小耳朵”的问题进行了查处。经查，我区无安装“小耳朵”的现象。

三、存在的问题

1、按照职责分工，卫星地面接收设施的销售由工商行政管理门管理。由于销售环节查堵不严，个人安装后，我们再

进行事后查处和管理难度很大。我们也配合工商部门进行过多次清查治理，但成效不大。

2、上级批发环节混乱，不法商贩有利可图，导致非法销售和安装现象增多。据调查，我区境内非法销售安装的卫星地面接收设施都是从兰州市场批发来的，由于价格低，农民也觉得便宜，导致不法商贩有利可图，违法销售、安装现象屡禁不止。

3、个人设置的卫星地面接收设施主要分布在偏远地区，一些不法商贩私下违法销售，甚至一些区外“游商”驾车拉着设备上门推销安装。这种乱销售乱安装使用的现象给我们的管理带来了很大的困难。

四、意见和建议

1、请求省广电部门查根堵源，严格管好兰州批发市场，使没有销售安装许可证的单位和个人进不到货，才能有效控制乱销售乱安装的势头。

中国遥感卫星地面站 篇3

地面站为一站两址式单位，总部位于北京市海淀区北三环西路45号，负责遥感数据的存档、处理及用户服务业务；数据接收站位于密云县金笸箩村，负责遥感数据的接收与记录。

密云接收站现有6米、10米、11米口径的三部天线和多套数据接收记录系统，能够完成全半球跟踪接收、记录遥感卫星数据，实现美国LANDSAT-5/7、法国SPOT-1/2/4/5、欧空局ERS-1/2和ENVISAT、加拿大RADARSAT-1、印度RESOURCESAT-1、以及我国CBERS-01/02卫星数据的接收和记录。目前天线均工作正常，系统运行可靠、效率高，平均每天接收13.4条轨道，每条轨道的平均接收时间大约为10～14分钟，接收时间从早晨6：00点至晚上23：00点。

目前，地面站所有存档数据均通过互联网提供24小时的不间断在线检索与查询服务，并实现了网络化数据产品服务和近实时的数据接收、处理，保证了用户可以在第一时间获取到所需的卫星数据，为及时监测提供了强有力的设施保障。自建立以来，地面站为全国用户累计提供遥感数据服务十余万次，LANDSAT数据服务量在国际上仅次于美国和欧空局，SPOT数据服务量居世界第4位。目前地面站保存的对地观测卫星数据资料达140余万景，是我国最大的多种对地观测卫星数据档案库，为国家积累和保存了唯一的、极其珍贵的空间数据历史资料。

为满足日益增长的用户对高级数据产品的需求，地面站持续大量投入，进行系列增值产品的开发研究。卫星遥感数据几何精校正和高程校正研究，通过建立地面控制点基础数据库研究和优化流程，实现了高级数据产品的系列化生产体系。而数据融合产品、按地形图自动分幅产品、高分辨率数据深加工产品等新型增值产品的开发成功，丰富了地面站增值产品的种类。

卫星地面天线 篇4

用微波波段来传递信息, 远远优于短波和中波[1], 但这种方式的传播距离非常有限, 一般只有50~60km, 若要进行远距离通信, 只能借助于信号的多次转发才能实现, 这就是所谓的微波中继通信的含义[2]。然而, 每隔五十至六十公里建立一个无线电微波中继站的代价是十分高的, 微波中继站的收发信天线越高, 相邻两个微波站之间的距离就可越远[3]。但在地面上人为架设天线的高度是有限的, 为了解决远距离通信, 又不增加中继站数目, 最优的办法是将中继站的位置提高, 即把中继站通信设备移到天上的卫星上去, 这就相当于把中继站天线架得非常高, 因此两个相隔很远的终端站, 经卫星中继就可以用微波进行通信, 其中以静止卫星对应的地面站天线结构最为简单。所谓卫星通信, 就是利用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号, 在两个或多个地球站之间进行的通信。目前, 卫星通信系统大多使用静止卫星。

二、静止卫星的条件

地球卫星的轨道有圆形和椭圆形两种形状, 地心处在圆形轨道的圆心位置或椭圆轨道的一个焦点上。如果设卫星的轨道平面与地球的赤道平面之间的夹角为i, 则当i =0°时, 地球卫星的轨道叫做赤道轨道。当i=90°时, 卫星的轨道为极轨道。当i为0°~ 90°之间时, 卫星的轨道叫做倾斜轨道。如果卫星的轨道是圆形的, 且轨道平面与地球赤道平面重合, 即i=0°, 卫星离地球表面的高度为35786.6km, 卫星运行方向与地球自转方向相同, 卫星绕地球一周的时间恰好为24 小时。则从地球表面任何一点看卫星, 卫星将是“静止”不动的。这种相对地球表面静止的卫星称为静止卫星或同步卫星, 上述条件就是静止卫星的条件, 利用这种卫星来通信的系统称为静止卫星通信系统[2]。

三、静止卫星的观察参数

静止卫星的观察参数是指地面站天线的轴线指向静止卫星的方位角、仰角和地面站与卫星距离等参数[1,2]。静止卫星与地面站的连线在地球表面上的投影与赤道线的交点叫做星下点。地面站与静止卫星的连线叫做直视线, 直视线的长度就是地面站与卫星间的距离, 简称为站星距, 用d表示。直视线在地面上投影叫做方位线。静止卫星的方位角一般用表示, 是指地面站所在经线的正北方按顺时针方向与方位线所构成的夹角。地面站指向静止卫星的仰角 θ 是指地面站的方位线与直视线之间的夹角, 用 θ 表示。

静止卫星和地面站的地理位置决定了静止卫星的观察参数。静止卫星的位置通常用星下点的经度来表示, 由于卫星的高度h是固定值, 且纬度为零度, 所以, 只要知道地面站的经、纬度和卫星星下点的经度就可以求出各观察参数[2]。

四、用坐标图解法进行静止卫星地面站天线方位角的计算

设地球半径为Re (6378km) , 地面站的经度与卫星星下点的经度之差为;纬度之差为 (注意其差值取绝对值) 。则可由球面三角形推导出地面站观察参数的计算公式 (1) 、 (2) 、 (3) 和 (4) [2,3,4]:

式中, k= (Re+h) /Re, Re为地球半径, h为静止卫星的高度。在上述计算公式中, 站星距d和仰角 θ 均可用公式 (1) 和 (2) 直接计算出来, 但方位角 φ 却要先根据式 (4) 计算出中间量A后, 再根据式 (3) 判断地面站与卫星经度的相对位置确定与A的关系来计算, 且地面站与卫星经度的相对位置关系又难以记忆, 往往使计算容易出错。本人通过研究总结, 得出了“利用坐标图解法进行静止卫星通信地面站天线方位角的计算”的非常实用的方法, 如图1。其具体步骤如下:

1、以经度和纬度画出二维坐标。其中, 横轴为地球的南北半球的分界线 (即赤道线) , 纵轴为地球东西半球的分界线。

2、根据所建地面站的地理位置是北半球还是南半球, 是东经还是西经 (假设在北半球, 为东经) , 在坐标中相应位置标出D。根据所要对准的卫星经度值是否大于地面站地理位置的经度值 (假设为大于) , 在坐标横轴 (即赤道线) 上相应位置标出星下点S, 并与横轴组成直角三角形DBS, 连线DS为方位线。

3、直角三角形DBS中, D点锐角值即为公式中的中间值A, 其 φ 值为多少, 则可根据方位角 φ 的定义来确定, 即在地面站D处以正北方向顺时针方向与方位线DS所构成的夹角。从图1 中得出A与 φ 角的关系, 此时的φ=180° -A。

五、应用举例

已知我国某地的地理位置为110° 24′ E (东经) , 21° 13′ N (北纬) , 现欲接收定点于100.5° E (东经) 的亚卫2 号静止卫星信号。求该地面站的观察参数。

对于此问题, 利用观察参数的计算式, 先将经纬度的单位化为度, 即

卫星与地面站的经度差 λ=110.4°- 100.5° = 9.9°, 卫星与地面站的纬度差 ρ=21.217°- 0° =21.217°

(1) 站星距

(2) 仰角

(3) 方位角的计算

如图2, 根据题意, 地面站设在北半球且为东经, 则在坐标的第一象限标出D点;又因卫星的经度值小于地面站的经度值, 则在坐标横轴上D点左边标出卫星星下点S;并与横轴组成直角三角形DBS, 连线DS为方位线。

直角三角形DBS中, D点锐角值即为公式中的中间值A, 其 φ 值为多少, 则可根据方位角 φ 的定义, 在地面站D处以正北方向顺时针方向与方位线DS所构成的夹角。从图2中得出A与 φ 角的关系, 此时的 φ=180° +A。即:

六、结束语

21 世纪是信息的时代, 人们对信息传输的可靠性、有效性及灵活性的要求愈来愈高, 卫星通信的应用愈来愈普及, 卫星地面站尤其是静止卫星地面站的设计与建设将愈来愈广泛, 如何更加高效、准确地对地面站的天线指向进行规划和调整, 是从事卫星通信工作者必然面临的问题。本文正是从此方面通过本人多年的教学与实践, 总结出一种用坐标定位来直观、快捷地计算静止卫星地面站观察参数的方法, 克服死记公式且容易记错的缺点, 具有很强的实用价值和参考价值。

参考文献

[1]夏克文.卫星通信[M].西安电子科技大学出版社, 2011.07:1-10

[2]朱月秀, 周珏等.现代通信技术[M].第3版.电子工业出版社, 2013.08:34-83

[3]胡正群, 裴军等.CAPS地面站天线跟踪卫星[J].电子设计工程, 2012, 20 (4) :106-108

卫星面天线除雪系统的构建 篇5

在卫星信号传输中,如果卫星面天线表面被冰雪覆盖,会严重影响地球站发射端卫星信号的上传,以及基层台站接收端信号的接收。在一般情况下,卫星面天线上的积雪厚度达到1cm左右时,接收端基本上接收不到信号,这就增加了节目传输部门的工作强度,更对安全传输发射任务带来了极大的隐患。另一方面,由于天线上积累了大量冰雪,增加了反射面重量,造成天线结构变形,从而降低了天线的面精度和接收效果,也增加了驱动装置的负载。因此,有冰雪天气的各个台站需要安装除雪装置。

除冰雪装置的设计应当具有可靠性高、结构简单、安装维修简便、可远程控制和监控的特点,同时不能因为安装附属设备使天线变形而导致反射面精度降低,影响天线性能。本文设计了两种面天线除雪装置,并构建了除雪装置远程智能控制系统。

1 雪衰对信号的影响

雪衰就是无线电波在传输过程中,受到雨雪影响导致信号被吸收,由强变弱,甚至大幅度减弱的现象,它是影响上行站节目源传输和地面站接收质量的重要因素,尤其是对Ku波段面天线影响更为严重。这种情况下可以通过两种技术方式增大信号的接收效果,一种是提高卫星发射台的发射功率;一种是增大地面接收仪器的设备灵敏度,但是这两种方法都没有从根本上解决问题。卫星天线无论是在地球站上行站还是接收台站,包括我们无线局的绝大多数基层台站和一些地方的广播电视台,使用的都是面天线,无论是前馈式、后馈式和偏馈式天线,为了对准地球同步卫星,地球站和发射台的面天线都要有一定的仰角才能对准同步卫星,对于北方的地区的台站而言,虽然越是靠北纬度越高,仰角越小,但是雨雪天气却更为频繁,对于南方的一些台站在这些年同样面临雨雪天气的影响,因为仰角大的问题,如果遇到雨雪天气,受到的影响会更加的明显。这些站台都需要安装卫星面天线除雪装置。

2 除雪装置的现状及缺点

现在无线局地球站和北方的发射台站在冰雪天气时除雪的方式基本上有四种。

第一种也是最普遍的一种就是人工除雪。人工除雪在实际工作中存在很大的安全隐患,而且除雪不及时也不彻底;在除雪的过程中人体也会受到大强度的微波辐射,对人的身体造成损伤。使用工具除雪耙如图1所示。

第二种方式就是风吹[1,2,3]。现在在地球站和一些发射台站存在,在面天线的旁边安装鼓风装置,通过管道到达面天线的上方,对准面天线进行吹风。在干冷的情况下效果比较好,但是雪有一定粘性,尤其在雨雪天气里这种方式并不能彻底地把雪清除干净,导致上传卫星信号强度衰减,需要增大发射功率,而接收站接收到的信号强度也被冰雪严重衰减。而当风量足够大的时候,虽然可以将面天线上的积雪清除得较干净,但是有可能会引起面天线的轻微摆动,最终会影响地球站的上星的准确度和地面接收站的接收精度。普通风吹方式如图2所示。

第三种方式就是使用高压水枪[1,2,3],需要多人进行操作,而且在持续降雪的天气需要不断进行清理,操作繁琐且劳动强度大,在天线表面容易结冰。现在有一种在面天线周围安装水喷嘴的装置,下雪的时候进行水冲除雪,效果会比高压水枪更加安全,操作性更强,如图3所示。水冲方式除雪需要配套很好的排水设施,否则地面容易形成冻冰。

图3冲水方式除雪结构示意图 (参见右栏)

第四种方式是使用电热毯对天线进行加热[4,5,6,7]。其基本实现原理与北方冬季使用的电热毯一样,即将电热毯式的加热层避开面板背部筋条,直接固定在天线反射面板背部,外面加上保温层和固定板材,如图4所示。在冰雪天气里控制电热层的温度,达到除雪的目的。在这里面除了考虑保温层的保温性外,还要考虑保温层的绝缘性和阻燃性。该方法的缺点是加热装置的辐射易对卫星信号造成干扰。

3 两种改进的除雪方式

本文在现有技术的基础上,提出了两种改进的除雪方式,分别为鼓吹热风方式和隔离腔体热交换方式。

3.1 鼓吹热风方式

此方式在现有台站使用的风吹方式的基础上进行改进,在风通道的里面加装加热装置。基本原理就是对通过的气流进行加热,利用吹出去的热风融化冰雪,达到除雪的目的。现在我们无线局中有部分台站已经安装有风吹方式进行除雪的装置,这种装置在一定程度上能够解决积雪的问题,但是不够完善,在确实可行的情况下可以进行简单的改造,避免现有设备的闲置浪费,同时达到除雪的目的。空气加热如图5所示。

3.2 隔离腔体热交换方式

隔离腔体热交换方式是将隔热材料覆盖在天线反射体主力背架后面,从而与整个天线反射面一起形成一个密闭的腔体,并在其中设置热风循环装置,通过加热气体在密闭腔体内的流动提升天线反射面的温度,最终融化冰雪。其优点是加热融雪速度快、天线反射面温度均匀、结构简单、使用安全,不会对卫星信号形成干扰,对于口径较大、对天线主面精度要求高的Ku、Ka频段通信天线除雪效果非常有效,不存在干扰因素的影响。其外观如图6所示。

热风循环装置包括加热器、鼓风机及送风、回风管道。加热器工作产生热空气,鼓风机将热空气抽出,通过送风管道将其吹入天线背部的充气室。热风的进入,将冷空气沿回风管道压回加热器进行加热。如此循环反复,使天线反射面温度不断提高,从而达到融化其表面冰雪的目的。在天线内部中间加上隔离板是为了空气更好地流通,避免空气在里面对流,提高热交换的效率,如图7所示。

4 除雪装置的远程智能控制设计

有人留守、无人值守是无线局发展的一个趋势,智能除雪装置的实现是信息化建设中必不可少的一个环节。本文设计了一种远程智能控制系统,如图8所示。该系统包括以下几个子系统:

(1)除雪装置的启动/关闭系统。系统有自动和人工控制两种方式。在室外安装冰雪传感器,其输出信号代表是否是冰雪天气,通过开关量的数据对系统进行自动的开启和关闭,根据系统设置的工作模式选择风机的转速和加热装置的功率。在人工控制的状态下,人工可以控制风机的转速和加热装置的功率,同时控制可控各个风窗的开启和大小。

(2)面天线内部温控系统。远程控制端的系统设置有小雪、中雪、大雪、暴雪、冰雪等天气模式,每个天气模式对应不同的腔体内部温度。

(3)内部流动空气温控系统。系统根据采集点采集的温度,根据不同的工作模式控制加热装置的功率和风机的转速。

(4)加热装置控制系统。根据电阻丝炉具的原理,设置不同的档位,为了达到精确控制需要设置多个档位,使功率平稳变化,既能实现除雪的目的,也能达到节能的效果。

(5)加热装置保温和阻燃的保护系统。在临近加热装置的地方温度比较高,通道的材料必须耐高温并且阻燃,这需要在实际搭建系统时进行设计选择。

本系统可以远程实时查看各个采集点的温度、风机的转速、加热装置的功率。且风筒的分支处设计为百叶窗结构,可以同时控制对应不同面天线的窗口大小,从而达到控制不同面天线内部腔体温度的目的。在正常月份和天气里整套系统可以关闭,在冬季雨雪天气里系统可以自动启动或手动启动。当系统在自动控制状态时,根据雨雪传感器采集的数据自动开启加热装置,达到设定温度时维持此温度,并可根据雨雪传感器采集到的数据,控制加热装置在无雨雪的天气停止加热。当系统处于手动状态时,手动开启加热装置,当天线温度达到设定的温度时,加热装置会维持面天线的表面温度,并提示告知操作员。

5 小结

面天线除雪装置的设计和安装是保障安全播音的有效手段之一,也是无线局信息化建设的一个重要步骤。本文分析了当前面天线除雪技术的不足,研发了两种新型除雪方式,并提出了除雪装置远程智能控制方案,有望提高卫星地球站和基层站的防冰雪灾害能力,进一步保证卫星广播电视节目的安全播出。

摘要：卫星面天线的积雪问题一直是北方地球站和各个发射台冬季安全播音的一个重要问题,文章分析了现有的四种除雪装置的优缺点,并从无线局实际情况着手,与台站的信息化建设相结合,设计了两种除雪装置,并构建了除雪装置远程智能控制系统。

卫星天线的除雪方式探讨 篇6

随着科技的发展, 卫星通信因具有覆盖区域广泛、传输容量大、可靠性强和经济效益好的特点被应用到各个领域, 特别是在广播电视的传输覆盖上得到了广泛应用。卫星传输是一种开放的传输方式, 任何空间自然环境的变化都会影响到卫星传输的质量, 从自然环境对卫星传输的影响来看雨、雪衰出现较多, 严重时可以导致通信业务中断, 通信使用的频率越高, 影响越严重。在卫星通信中必须要采取措施应对雨、雪衰对通信的影响, 雨衰主要靠功率补偿来解决, 在系统设计时要考虑一定的功率余量, 降雨时卫星上行站启动上行功率控制系统进行雨衰的功率补偿;雪衰主要是靠及时清除卫星天线的积雪解决, 同时上行站也要有一定的功率余量储备。

2 雪衰的成因及影响

通常情况下降雪对卫星信号不会产生明显的衰耗, 基本上不会影响信号的传输质量, 但化雪过程对卫星传输, 影响非常显著。卫星通信多数使用的大口径抛物面天线, 天线的口面场分布函数是对天线高增益和低旁瓣特性、低天线噪声温度折衷的结果, 口面场分布函数的幅度和相位越均匀, 天线的增益越高。在化雪过程中, 天线馈源及主反射面凹凸不平的积雪对电磁波产生了强弱不同的散射和吸收, 其作用就相当于严重地破坏了卫星天线口面场分布函数的均匀性, 从而大大降低了天线增益, 同时也增大了天线的噪声温度, 而上行链路的EIRP值以及接收系统的G/T值也都会因此而大大降低, 影响卫星信号的传输质量和接收质量。在降雪天气影响卫星通信质量时, 馈源喇叭口面存在雪或水滴所造成的微波信号散射和折射对其影响占很大比重, 严重影响了天线收、发电平, 通信的信号频率越高影响越严重。化雪对于天线增益和噪声的影响程度因天线口面的大小、馈源口的大小天线主反射面的形状及通信频带的不同而略有不同。

经过实践总结, 3cm厚的积雪对天线的G/T值降低不足3dB, 但是化雪过程影响比较大, 5mm厚的积雪化雪时对C波段天线的G/T值降低约3dB, 对Ku波段天线的G/T值降低最多可达6~8dB, 1cm厚的积雪化雪时对Ku波段天线的G/T值降低最多可达12dB。

3 雪衰处理方法

由于自然化雪一般持续的时间比较长, 对天线增益影响显著, 严重时会导致信号中断, 因此, 无论是上行站还是接收站, 都必须对此采取有效的预防措施解决雪衰问题。对于接收站, 只要在化雪前及时清除天线馈源及主反射面上的积雪, 即可避免雪衰的影响。对于卫星上行站来说, 克服雪衰有两个方面:一是对馈源的除雪, 二是对天线主反射面的除雪。

对馈源的除雪, 目前普遍采用降雪时向馈源口吹热风来化雪的办法克服雪衰影响, 这种方式简单易行, 价格便宜, 国内外大部分厂家都具备这一能力, 天线厂家在天线出厂时这一功能基本上属于标准配置。也有的单位采用向馈源口冲水的方法解决, 这时要注意冲水的过程中, 不要把馈源膜冲破, 同时还要注意上行业务情况, 适当增加上行功率, 避免造成上行业务中断。

天线的主反射面除雪, 主要是在降雪过程中, 或在化雪之前采取有效措施进行除雪, 避免化雪过程影响通信的质量。目前常用的方法有水冲法、吹风法和加热法。

4 天线除雪方式介绍

目前国内生产的天线, 在出厂时都配备了馈源除冰单元, 降雪时及时开启馈源除冰单元, 就可以解决天线馈源的除雪问题。因此天线除雪的主要工作量在于主反射面除雪, 主反射面的除雪可以通过加热法实现, 在反射面背面安装加热装置, 降雪时及时开启加热装置, 实现化雪;也可以用吹风法实现, 在天线周围安装大功率风机, 加装风筒, 出风口在天线面周围处, 在下雪的过程中开启风机, 通过喇叭型风口实时吹走雪花, 阻止其落在天线反射面上, 最简单易行的方法是水冲法, 在天线化雪前用水冲去天线反射面上的积雪。几种方法各有利弊, 下面对几种除雪的方法进行简单的介绍。

(1) 加热法

加热法主要是在天线主反射面安装加热装置实现天线除雪功能, 目前大致分为两种方式, 一种是在天线主反射面背面上安装加热金属丝或贴金属热膜电阻, 通过电路连接金属丝或热膜电阻, 并对其做好防护处理。通电后金属丝或热膜电阻发热, 通过传感电路采集天线表面温度, 并利用控制电路控制加热温度实现天线的化雪, 通过控制电路控制加热装置的开启、关闭;另一种是天线背面安装加热气囊, 气囊中安装大功率加热风机, 通过控制电路控制加热的温度和加热气囊的开启和关闭来实现天线化雪。这两种方法都可以完全解决天线在降雪和化雪时的雪衰影响, 但造价比较高, 而且耗电量比较大, 也不经济。但随着技术的发展, 发热原材料价格的逐渐降低, 这种方法也渐渐被接纳和应用。

(2) 吹风法

吹风法是采用大功率风机吹走天线面上方的降雪, 不让雪花落在天线面上, 从而实现天线除雪功能。这种方法主要是在天线的前方或后方安装一个大功率的风机, 在降雪时及时开启风机, 通过风筒出风口将天线面空间上的降雪吹走。用大功率风机吹雪非常适用于中小口径天线, 国内目前也有16米天线的成功应用, 这种方法可基本克服一般雪衰的影响。如果是雨夹雪基本上没有作用, 这种方法除雪耗电量也比较大, 不经济。安装除雪风机还要综合考虑天线的转动以及天线转星问题。

(3) 水冲法

水冲法主要是在化雪之前使用, 用高压水进行冲雪, 这种方法主要由两种, 一是传统的人工进行冲雪, 在化雪前人为利用高压水枪或水龙带进行天线除雪;另外一种是在天线上安装出水装置, 通过人工控制或控制电路控制实现天线冲雪。水冲积雪的整个过程只需要几分钟时间, 雪块划落速度也很快, 对天线增益和噪声温度不会产生致命影响, 冲雪时需要将播出业务的上行功率提高几个dB。这种除雪方式造价比较低, 但不适用于天气较为寒冷的地区, 同时还要有方便的水源和排水问题。

(4) 三种除雪方式的比较

如表1所示。

5 结束语

卫星地面天线 篇7

船用卫星接收天线最基本的要求是能实现高仰角过顶跟踪和实时调整极化。采用AE天线座无法完成过顶跟踪功能, 这是因为天顶部是AE天线座的跟踪盲区。天线跟踪盲区范围取决于天线方位运动速度和天线的半功率波束宽度。实现调整极化功能, 通用的方法就是增加一个极化轴进行极化调整[1]。

对于一个2. 3 m C波段船载卫星接收天线, 要想实现天顶无盲区工作, 通常采用AEC或ACE三轴天线座架, 再在天线的馈源上设计一个极化轴 ( 第4轴) 来调整极化。然而, 对于前馈低频段天线来说, 因其馈源体积庞大笨重, 在天线馈源上安装极化轴并进行旋转控制, 实现起来很困难。采用AXY天线座就能圆满解决各种频段船用天线极化控制和过顶跟踪的问题。

1 AXY 天线座控制系统基本原理

1. 1 AXY 天线座

AXY天线座是在方位基座基础上, 再设计一个XY天线座, 和AEC天线座有类似的轴设计形式, 但方位轴上的2个轴运动范围扩大了。在结构设计上, 从下而上依次设计了方位基座A、X支路和Y支路等3部分, 如图1所示[2]。

AXY天线座与通用的XY天线座不同, 这是因为天线座的X轴的轴向方向可以通过旋转方位轴任意配置位置。

1. 2 天线盲区

为了描述盲区[2]的概念, 以AE天线座为例来说明跟踪盲区问题, AE天线座盲区示意图如图2所示。图2中CC'弧表示目标相对地面站运动的角速度ωs, DD'弧和∠COC'均表示座架方位旋转速度, C'D'弧表示仰角值, 在球面三角形OCC' 中, 有等式tanωaz= tanωs/cosE。当ωaz、ωs很小时, 满足关系ωaz= ωs/cosE ( ωaz表示方位速度) 。

当天线跟踪需要方位速度大于天线实际能给出的旋转速度时, 天线不能正常跟踪目标, 出现跟踪盲区。所以“盲区”不是天线方位到达不了的几何位置, 而是天线动态特性指标不能满足目标在天线座坐标系里所需要的跟踪速度的情况。目标进入天线的天顶附近范围时, 方位角速度与俯仰角之间呈正割关系, E愈大, 则需要的方位速度愈大。如果跟踪目标所需的方位角速度大于跟踪座架所能提供的最大值就会导致目标丢失, 天线跟踪系统就进入了天线的天顶跟踪盲区。

从设计的角度讲, XY天线座实质上是方位轴放倒的AE天线座。方位轴放倒后, AE天线座的方位轴就是X轴, 俯仰轴就是Y轴, 可见XY轴同样有工作盲区, XY天线座工作盲区在X轴的两端附近。对于需要天顶跟踪的卫星通信天线, 采用XY天线座最适合天顶跟踪, 当然X轴两端低仰角附近跟踪不适合。2. 3 m电视卫星单收站天线选用AXY天线座, 兼备XY天线座的特点和优势, 能做到天顶无盲区跟踪。但要避免在X轴两端不能连续跟踪的低仰角“盲区”范围内工作。

1. 3 伺服控制系统设计及指向解算

2. 3 m电视卫星单收站天线的伺服控制系统设计和通用船站伺服控制系统类似, 都包含控制和驱动, 2.3 m电视卫星单收站天线伺服控制系统组成如图3所示, 主要包括: 天线控制单元、AXY三轴天线驱动单元 ( ADU) 和AXY三轴轴角编码单元等部分, 控制策略也大同小异。都采用最基本的卫星通信基本控制算法和基本公式。

2. 3 m电视卫星单收站天线对同步卫星跟踪系统过程中, 伺服控制计算机根据GPS定位信息和卫星信息, 运用式 ( 1) 、式 ( 2) 和式 ( 3) , 计算出天线的方位俯仰座架形式的指向角和极化角[3,4,5]。

再采用坐标转换公式把大地坐标转换到船坐标系 ( 篇幅所限公式不再描述) , 完成坐标转换后, 最后使用式 ( 4) 和式 ( 5) , 计算天线在XY座架形式的指向角。

天线的极化角与甲板坐标系的A、E以及甲板坐标系的X、Y关系式为:

式中, A、E为AE座架形式的角度。

通过式 ( 4) 、式 ( 5) 和式 ( 6) 确定天线极化角、X角和Y角, 以及方位角A, 并根据实际跟踪采集的A、X、Y角闭环控制AXY天线座的姿态, 实现天线的跟踪控制和极化控制。

2 AXY 天线座主要特点

2. 3 m 电视卫星单收站天线 AXY 天线座的主要特点如下:

1在天线座系统设计采用XY天线座作为天线过顶跟踪的主要控制支路, 保证天线能天顶无盲区的跟踪卫星目标;

2依靠天线的方位支路转动调整2. 3 m电视卫星单收站天线的极化, 有效降低了体积庞大的C频段馈源转动给结构设计带来的压力, 使天线结构设计更容易。

另外, 受工作仰角限制和转换误差限制 ( 水平方向标校时, 误差折算X轴按Y轴正割进行补偿) , XY天线座的标校困难, 对于采用AXY天线座的2. 3 m电视卫星单收站天线, 通过调整方位基座位置, 可以很容易地实现XY天线座的标校、标定, 在朝天锁闭XY轴的任何一轴情况下, AXY天线座的剩余两轴可以作为AE天线座使用。

3 与其他过顶用船站天线座性能比较

AXY天线座与其他类型的过顶跟踪天线座比较, 有优势, 也存在缺点, 与AEC和ACE天线座的性能比较如表1所示。

从表1中可以看出, 与AEC和ACE天线座比较, 从设备复杂度上讲, AXY天线座有一定的优势, 但是受旋转空间限制, 天线低仰角跟踪能力差, 如果要实现低仰角跟踪很困难。尤其是X轴的两端附近。

另外, XY天线座配平困难, 制约了其适应大口径天线的能力。所以, AXY天线座和XY天线座一样只适合小口径天线。

按载体摇摆最大速度为15°/s计算, XY天线座和AE天线座跟踪天顶附近目标, 产生盲区的方位轴和X轴的速度曲线如图4所示。图中, 曲线1表示AE天线座方位轴速度曲线, 曲线2表示XY天线座X轴速度曲线, 在天顶附近从 -20° ~20°方位速度超过50°/s, 这个范围是AE天线座速度无法达到的盲区, 而XY天线座在接近水平时出现盲区[6,7,8,9,10,11,12]。

4 结束语

在卫星通信天线中, 采用AXY天线座能实现对天顶卫星目标的无盲区跟踪, 并且通过调整方位轴控制天线的极化, 对于C频段以下的前馈抛物面天线, 可以降低结构设计人员在天线馈源上设计极化转动轴的难度。

在船用2. 3 m电视卫星单收站天线中, 采用AXY天线座的使用情况表明, 天线的极化调整控制方便, 过顶跟踪有显著优势, 尤其是船经过赤道星下点位置时, 天线能稳定跟踪卫星, 极化调整灵活、连续, 证明AXY天线座在小口径天线中很适用。

参考文献

[1]霍治生.一种解决过顶盲区的天线座方案[J].无线电工程, 1995, 25 (l) :56-61.

[2]王万玉.倾斜机构在极地卫星过顶跟踪中的应用[J].遥测遥控, 1999, 20 (1) :35-38.

[3]温桂森.低轨道卫星的过顶跟踪技术[J].无线电工程, 1997, 27 (4) :16-18.

[4]王玖珍, 薛正辉.天线测量使用手册[M].北京:人民邮电出版社, 2013:120-163.

[5]李小平.天线座过顶跟踪[J].通信与测控, 1992 (4) :95-100.

[6]陈芳允, 贾乃华.卫星测控手册[M].北京:科学出版社, 1992.

[7]张德.车载动中通天线多环路伺服的正割补偿[J].无线电工程, 2012, 42 (11) :34-36.

[8]秦顺友, 许德森.卫星地面站天线工程测量技术[M].北京:人民邮电出版社, 2006.

[9]张燕.过顶跟踪的天线座设计方法[J].无线电工程, 1997, 27 (4) :37-39.

[10]张德.临近空间卫星通信天线伺服跟踪的研究[J].无线电通信技术, 2013, 39 (2) :52-54.

[11]苟晓强, 邱金惠, 江会娟.直升机卫星通信中旋翼遮挡天线问题研究[J].无线电工程, 2013, 43 (1) :55-57.

地震地带卫星天线伺服技术的研究 篇8

目前, 越来越多的无线通讯产品依赖于卫星通讯实现覆盖, 而很多卫星天线处在地震带, 一旦地震, 必然导致卫星天线对星的相对位置发生变化, 使之脱离天线主波瓣宽度, 为使通讯链路尽快恢复, 必须依赖相应的天线伺服设备的功能, 使之在最短的时间内自动调整天线的位置, 快速重新捕获并对准卫星, 在地质分布复杂的地区, 依靠卫星通讯覆盖的这个网络, 受到地震等地理活动的影响就非常大, 一旦卫星天线姿态发生较大变化, 如果依赖人工去恢复天线对星, 那么面对众多数量的天线, 艰险多变的地理位置, 必然耗费巨大的人力物力。本文所做的研究, 就是在天线地理基础发生变化时, 依赖天线本身的伺服控制系统, 使天线重新捕获并跟踪卫星, 恢复网络通讯。

1系统设计原理说明

1.1功能的设定

功能设定如下:

① 便捷的供电方式:这种基站的安装位置一般为县城或者比较偏远的山区, 架设三相380 V的电源相对比较困难, 而220 V的交流电源相对比较方便, 因此, 从安装和使用便利的角度考虑, 采用全系统220 V的供电模式;

② 地基倾斜的测量及处理:当发生地震后, 系统应能自动测量天线地基的变化情况。因此, 采用电子罗盘, 自动测量出地基的方位纵倾和横滚的三维姿态变化, 从而为自动调整天线角度提供原始数据;

③ 调速驱动系统:在重新寻星时, 需要在短时间内完成扇扫过程, 因此天线转速要高, 在捕获到目标之后, 进行步进跟踪, 需要转速较低, 以达到精确定位的目的;

④ 常规性的CPU控制及轴角和信标检测功能。

1.2设计原理说明

天线伺服控制系统使用自身的GPS定位系统, 自动测量当地的经度和纬度信息, 再结合所跟踪卫星的经度信息及信标中心频率, 自动计算出天线的理论目标值和自动设置信标接收机的工作频率, 并使用变频调速系统驱动天线转动至理论目标值, 然后通过自动步进跟踪的方式使天线对准波束中心, 建立正常的通讯链路, 如果发生地理基础的变动, 电子罗盘在较快的时间内自动测量天线地基的变动信息, 并据此重新计算天线的姿态角度, 重新启动天线驱动系统, 转动至新的目标角, 恢复正常的通讯链路。整个系统可以在无人值守的条件下自动完成以上功能。

整个伺服控制系统的功能框图如图1所示。当天线系统在选定的位置安装之后, 在罗盘校准条件下, 天线控制系统将根据GPS自动测量的站址信息及要跟踪的卫星编号, 自动计算出天线姿态的角度, 即方位角、俯仰角以及极化角。

当站址所在的地理基础发生变化时, 因为地基倾斜, 必然导致天线对星姿态发生变化, 电子罗盘自动测量出固定在地基上的天线座架的方位角纵倾角和横滚角, 并根据这3个角度, 重新计算出天线座架倾斜之后, 天线对准卫星所需要的目标角度, 然后驱动天线到达目标位置, 重新捕获并跟踪卫星。实现通讯链路的恢复。

2主要部分的硬件与软件设计

2.1系统硬件设计

2.1.1 控制主板的设计

控制主板完成整个伺服系统的控制及检测功能, 它集成了高速CPU芯片、信息采集、光电隔离、信号调整、人机接口等一系列功能, 因为需要由主板控制大功率驱动系统, 为保证系统的可靠性, 需增加光电隔离, 避免功率部分对主板产生不必要的干扰。主板控制图如图2所示。

2.1.2 变频调速驱动功能的实现

为增加系统的可靠性及响应的灵活快速性, 天线转动驱动系统采用变频调速模块, 实现无级变速。采用这种方式, 不仅避免了使用机械触点, 同时, 实现了速度的灵活控制, 在系统的不同状态, 采用不同的驱动速度, 另外, 其内部采用独特绝缘栅双级晶体管 (IGBT) , 作为功率输出器件, 因此具有很高的运行可靠性和功能多样性。除此之外, 其完善的保护功能, 诸如过/欠压保护、过热保护等使运行可靠性得到了极大提高。同时, 选择220 V变频调速模式, 满足了220 V供电的要求。在可维护性方面, 这种驱动模式下, 无需特殊的电机, 常规的三相电机都可使用。

2.1.3 轴角编码

方位和俯仰采用永久磁铁和磁感应元件, 经磁电转换, 将转动轴的角度位移转化成电脉冲信号输出, 输出接口格式为SSI方式, 因为编码器安装在室外天线轴上, 而控制器放在机房中, 传输距离较远, 因此, 采用差分线性传输芯片, 避免传输过程中产生误码。

2.2系统软件设计

2.2.1 基本说明

天线控制器在CPU控制下, 完成天线的躯动、地理数据读取、定位、扇扫、跟踪、位置显示和运算等一系列功能, 整个软件包括主程序和若干子程序, 主要子程序为:人机接口子程序、自动寻星子程序和地理信息读取子程序。整个软件采用C 语言编程, 在CYGNAL的集成开发环境中完成全速非侵入式在线系统调试。最后将软件加密储存在64 KB的FLASH存储器中。

2.2.2 主要捕获功能的实现

触动天线系统启动, 一般有3种情况, 即开机、手动调星、失位自动重找, 软件系统要根据不同的情况, 进行判断, 并执行相对应的功能, 系统开机或复位时, 按照键盘的指令要求, 如果出现人工干预的情况, 则执行人工干预的功能。如果无人工干预, 则执行相应的状态判断。根据信标电平和罗盘的角度变化进行联合判断。如果信标电平未低于设定值, 则天线不动, 处于锁定状态, 如果低于设定值, 此时如发现罗盘的角度变化超限, 则驱动天线重新定星。如果罗盘的角度变化未超限, 则认为未发生地基倾斜偏移, 可能是雨衰或其他环节引起的信标电平变化。主程序软件框图如图3所示。

3结束语

本天线控制器有以下特点:首先, 采用电子罗盘和GPS自动定位系统, 实现目标位置的自动修正, 在无人值守的情况下, 一旦发生地震, 系统能够自动测量, 驱动天线重新回到对准卫星的位置, 提高了整个系统的自动化水平;其次, 由于实现了天线控制设备和信标接收机的通信, 使得用户在使用过程中, 无需要了解更多的卫星通信知识, 只要简单的打开控制器操作界面, 选择自己要跟踪的卫星编号, 然后按下一键定星键盘, 就可轻松实现卫星通讯, 真正实现了所谓“一键通”的功能。

参考文献

[1]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社, 2000.

[2]胡学海.单片机原理及应用系统设计[M].北京:电子工业出版社, 2005.

移动卫星通信捷联式天线稳定系统 篇9

随着相关技术水平的不断提升, 卫星通信已经成为各行各业不可或缺的一部分, 可以说在当代背景下卫星通信的应用范围以及应用功能都在处于不断拓展的状态, 这对于我国的发展有着极为重要的意义。目前卫星通信功能的实现主要依据卫星移动天线系统, 目前卫星移动天线系统出了可以接受卫星电视、卫星广播等内容外, 其也能够实现对图文资料等多媒体信息的接受, 这对于卫星通信在汽车、火车、轮船、 军舰等移动通信的实现所具有的意义是非常明显的。和其他通信方式相比, 卫星通信在移动过程中的通信质量更加优越, 其可以在移动过程中实现图像、数据、语音等多媒体信息不间断的双向传递, 这对于电视直播、电视转播等过程的进行有着极为重要的意义。

2移动卫星通信捷联式天线稳定系统

移动卫星通信捷联式天线稳定系统在移动卫星通信系统作用发挥的过程中有着极为重要的作用, 只有最大程度的保证移动卫星通信捷联式天线稳定系统的合理性, 才能够使得整个卫星通信系统能够以稳定的状态所存在, 这对于移动卫星通信功能的拓展与发挥都有着极大的意义。下面就移动卫星通信捷联式天线稳定系统进行分析。

2.1捷联式天线稳定系统概述

随着移动通信技术的不断完善, 相关的天线稳定系统也取得了突破性的发展, 就目前在卫星移动通信技术稳定系统的使用情况来看, 最常被应用的就是捷联式天线稳定系统, 和其他稳定系统相比, 捷联式天线稳定系统具有导引头体积小以及研制成本低等优点, 这对于稳定系统作用的进一步发挥有着极大的意义。

2.2捷联式天线稳定模型分析

和常规的常平架稳定系统相比, 捷联式天线稳定系统在稳定模型上具有自我的独特之处, 床柜的稳定系统一般主要的组成部分为2个陀螺组成, 所使用的陀螺大都具有体积小、 精度高等特点。常规稳定系统安装的位置大都在天线的背面, 其大都作为天线稳定回路的反馈通道所存在, 一个完整的天线稳定回路除了上述结构外还必须具有天线伺服系统, 具体的回路状况如图1所示。捷联稳定系统中, 在天线平台上并不具备惯性传感器, 之所有捷联稳定系统作用可以得到发挥主要是由于其自身所具有的驾驶仪陀螺, 以控制方式为切入角度可以发现捷联稳定系统可以划分到前馈稳定的类别中, 其基本的控制原理如图2所示。其中Gg的含义为捷联速率陀螺传递函数, Gcs的含义为测速环节传递函数;N的含义为测量传感器输入噪声。

2.3捷联式天线稳定系统稳定效果分析

为了验证捷联式天线稳定系统在卫星通信中的稳定效果, 相关研究者对于此系统进行了多次试验, 试验地点涵括了重庆、北京以及其他地方, 下面就相关试验结果进行分析。在对此系统进行静态试验后, 相关学者发现捷联式激光陀螺惯性导航系统的水平对准精度能够达到0.01°, 天线对准精度以及方位对准精度都能够达到0.1°。在对此系统进行动态试验后, 可以发现此系统在稳定性以及安全性具有的效果较为明显。在试验过程中试验人员以卫星接收电视信号为手段, 分别在地势较为崎岖的地域进行跑车试验, 在路途中车辆的摇摆幅度达到6°左右, 频率可达1Hz, 方位变化可达180°, 在这种情况下电视信号始终以清晰、稳定的状态所存在, 这就进一步说明捷联式天线稳定系统稳定效果较为良好, 其适合应用到卫星通信中。

3结束语

和其他稳定系统相比, 移动卫星通信捷联式天线稳定系统在研制成本上以及适用范围上都具有较大的优势性, 因此相关部门必须加强对其的重视, 积极的采取措施对移动卫星通信捷联式天线稳定系统的稳定性能进行提升, 为其作用的进一步发挥创造条件。

摘要：目前移动卫星通信系统已经在我国各行各业中都有较为广泛的应用, 可以说卫星通信系统已经成为人们工作和生活中的重要组成部分, 在移动卫星通信系统作用发挥的过程中离不开相关稳定系统的支持, 只有最大程度的保证稳定系统的有效性, 才能够使得移动卫星通信系统职能的拓展与完善奠定基础, 相关部门以及公司必须加强对其的重视。

关键词：移动卫星,捷联式天线稳定系统,通信系统

参考文献

[1]周瑞青, 吕善伟, 刘新华.捷联式天线平台的稳定性研究[J].北京航空航天大学学报, 2015, 29 (6) :509-511.