衛(wèi)星通信在各行業(yè)廣泛應(yīng)用，衛(wèi)星通信天線采用方向性極強(qiáng)的定向天線，對星精度要求高。隨著VSAT技術(shù)發(fā)展，衛(wèi)星通信天線逐漸小型化，天線口徑大多在 1.2～4.5 m之間，此類天線基本不配置伺服跟蹤裝置，天線對星采用人工手動(dòng)方式較多，給對星等操作帶來不便。本文討論利用高頻或中頻設(shè)備提供的反應(yīng)控制信號強(qiáng)弱的直流電壓，實(shí)現(xiàn)天線自控找星、對星。
1 基本原理及硬件結(jié)構(gòu)
該裝置基本原理是：第一步，開環(huán)找星，即利用GPS 模塊采集當(dāng)?shù)氐乩硇畔ⅲY(jié)合使用衛(wèi)星的經(jīng)度值，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方忙、俯仰值，驅(qū)動(dòng)天線到大致對星位置；第二步，閉環(huán)對星，根據(jù)設(shè)備提供的直流電壓，進(jìn)入閉環(huán)自控對星程序，一般電壓最低表示對星準(zhǔn)確。其總體設(shè)計(jì)方框圖如圖1所示。
 (1)衛(wèi)星通信天線指向方位角A和俯仰角E的計(jì)算公式如下：
其中：α星為衛(wèi)星經(jīng)度；α站為衛(wèi)星站經(jīng)度；β為衛(wèi)星站緯度。
(2)半功率點(diǎn)波瓣寬度估算公式如下：
其中：λ為波長；D為天線直徑。
3 m C波段偏饋天線半功率點(diǎn)波瓣寬度為4°，即±2°。實(shí)際測量電壓與信噪比之間的關(guān)系如圖2，圖3所示。
從圖2，圖3可以看出，電壓與角度變化并不是直線關(guān)系，在程序設(shè)計(jì)中，考慮到電壓變化可能受到其他因素影響，采用平均值濾波法加以消除。
2 軟件設(shè)計(jì)
軟件部分采用匯編語言編程，程序結(jié)構(gòu)如圖4所示。
下面給出收到信號后，閉環(huán)方位(±0.3°范圍)調(diào)整部分程序代碼。
3 結(jié) 語
利用設(shè)備自身提供的反應(yīng)廣播控制信號強(qiáng)弱的直流電壓信號，經(jīng)過改造處理，在不具有自控對星功能的衛(wèi)星通信天線上實(shí)現(xiàn)自控對星。此裝置不需要信標(biāo)接收機(jī)、天線控制驅(qū)動(dòng)器等傳統(tǒng)對星設(shè)備，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，該方案已成功應(yīng)用于某型VSAT 站，性能可靠，對星時(shí)間<5 min，對星精度<0.5°。 |
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