專利名稱：動(dòng)中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線跟蹤精度檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于移動(dòng)跟蹤通信設(shè)施技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種動(dòng)中通衛(wèi) 星通信系統(tǒng)天線跟蹤精度檢測裝置。
背景技術(shù)：
動(dòng)中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)是指移動(dòng)載體(例如汽車、火車、飛機(jī)、輪 船等)在快速運(yùn)動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)與定點(diǎn)衛(wèi)星(即同步軌道衛(wèi)星)實(shí)時(shí)通信
的系統(tǒng)。實(shí)際工作中，因?yàn)槎c(diǎn)衛(wèi)星距地面的距離很遠(yuǎn)(約4萬公里)， 要實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星與地面載體間髙碼速率的多媒體通信，就必須采用高增益 定向天線。由于這種天線的波束寬度很窄，要保證載體在快速運(yùn)動(dòng)過 程中能夠正常和不間斷地與衛(wèi)星通信，則必須使其天線波束始終準(zhǔn)確 地對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。
影響動(dòng)中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)性能的主要指標(biāo)是其天線在載體運(yùn)動(dòng) 中保持對(duì)衛(wèi)星能夠?qū)崿F(xiàn)精確跟蹤的跟蹤精度。通常動(dòng)中通衛(wèi)星通信系 統(tǒng)的天線必須對(duì)其方位、俯仰和極化三個(gè)軸同時(shí)進(jìn)行精密跟蹤控制， 才能保證衛(wèi)星通信在運(yùn)動(dòng)過程中始終正常進(jìn)行。對(duì)于目前大多數(shù)車載 動(dòng)中通系統(tǒng)來講，其天線的口徑約為0.7 L2m,其下行頻率3dB波 束寬度只有1.4° 2.4° (上行頻率更窄，只有1.2° 2.1° ),所 要求的跟蹤精度只有0.1° 0.5° 。顯然，這樣高的跟蹤精度對(duì)跟 蹤系統(tǒng)的要求是很髙的，由于跟蹤精度是隨載體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而不斷快速 變化的，因此用何種方式及何種設(shè)備測量此跟蹤精度也就成為本技術(shù) 領(lǐng)域需要解決的一個(gè)重要問題。
目前，本領(lǐng)域通常用于檢測動(dòng)中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線跟蹤精度的 裝置主要有兩種。一種利用傳輸圖像的質(zhì)量作為跟蹤精度的直觀辨別
裝置，其工作原理是在動(dòng)中通站上以一定的功率和傳輸碼速率向基地
站傳送圖像，在基地站接收(也可在動(dòng)中通站接收)圖像信號(hào)，當(dāng)載體 (車輛)在不同的路面或以不同的速度運(yùn)行時(shí),用戶或檢測部門以裝置
收到的圖像質(zhì)量的好壞、圖像丟失的次數(shù)或丟失時(shí)間的長短來辨別該 動(dòng)中通系統(tǒng)跟蹤性能的優(yōu)劣。第二種裝置是用頻譜分析儀記錄接收信 號(hào)電平的變化情況來進(jìn)行判斷的裝置，其工作原理是在主站(或移動(dòng) 站)的接收端接頻譜分析儀，通過頻譜分析儀測量得到的衛(wèi)星信標(biāo)或 移動(dòng)終端發(fā)出的信號(hào)的大小來判斷天線跟蹤的好壞。
上述兩種檢測裝置在實(shí)際應(yīng)用中都存在有比較明顯的缺點(diǎn):前一 種裝置雖然可以比較直觀地看到跟蹤性能的好壞，但卻難以作出定量 的分析，而且當(dāng)接收信號(hào)的Eb/NO大于系統(tǒng)解調(diào)門限電平時(shí)，圖像性 能變化不大，當(dāng)接收信號(hào)的Eb/NO小于系統(tǒng)解調(diào)門限電平時(shí)，圖像卻 又出現(xiàn)中斷，因而也無法進(jìn)行定量的比較；后一種裝置雖然可以從信 號(hào)電平的起伏情況反映出天線跟蹤的好壞，但由于目前大多數(shù)頻譜分 析儀的數(shù)據(jù)刷新率較低(一般只有10Hz左右)，不能正確反映天線跟 蹤快速變化的情況，而且高精度頻譜分析儀本身的價(jià)格也相當(dāng)昂貴。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題加以解決，進(jìn)而提 供一種結(jié)構(gòu)合理、使用功能廣泛、性能價(jià)格比高、測量效果好的動(dòng)中 通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線跟蹤精度檢測裝置。
用于實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的而采用的技術(shù)解決方案是這樣的:所提供 的動(dòng)中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線跟蹤精度檢測裝置包括信號(hào)電平測試記 錄儀和工控機(jī)兩部分，所述的信號(hào)電平測試記錄儀由低噪聲下變頻
器、跟蹤接收機(jī)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D轉(zhuǎn)換器)組成，其中，低噪聲下變
頻器的信號(hào)輸入端通過收發(fā)天線與通信衛(wèi)星聯(lián)通,低噪聲下變頻器的 輸出端通過跟蹤接收機(jī)與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸
出端與工控機(jī)的輸入端互通聯(lián)接。
利用該裝置檢測動(dòng)中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線跟蹤精度的方法包含 以下步驟
一、 在載體靜止?fàn)顟B(tài)下，在被檢測動(dòng)中通系統(tǒng)中設(shè)定待跟蹤衛(wèi)星 的位置(經(jīng)度)、信標(biāo)頻率及極化;驅(qū)動(dòng)載體上的上天線伺服跟蹤系統(tǒng)， 使天線對(duì)準(zhǔn)定點(diǎn)衛(wèi)星；調(diào)節(jié)信號(hào)電平測試記錄儀中接收機(jī)的工作頻 率，使之對(duì)準(zhǔn)所用衛(wèi)星的信標(biāo)，利用信號(hào)電平測試記錄儀和工控機(jī)記 錄天線對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星時(shí)接收到的信號(hào)電平值尸_ (dBm)，此時(shí)接收到的信 號(hào)電平最強(qiáng)(如果該天線用做發(fā)射時(shí)，基地站從定點(diǎn)衛(wèi)星收到的信號(hào) 電平也最強(qiáng))；
二、 載體運(yùn)動(dòng)過程中，低噪聲下變頻器將通過載體天線獲得的衛(wèi) 星信號(hào)輸送至髙靈敏度跟蹤接收機(jī)，進(jìn)而由模數(shù)轉(zhuǎn)換器把接收機(jī)得到 的信號(hào)電平模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸送至工控機(jī),利用信號(hào)電平測試 記錄儀和工控機(jī)記錄移動(dòng)載體在運(yùn)動(dòng)過程中某時(shí)刻衛(wèi)星通信天線接 收衛(wèi)星信號(hào)的電平值f (dBm),因?yàn)楫?dāng)天線偏離衛(wèi)星某一個(gè)角度時(shí)， 從衛(wèi)星收到的信號(hào)電平降低(做發(fā)射天線時(shí)，發(fā)射至衛(wèi)星上的信號(hào)電 平也同樣降低)，因此可以根據(jù)接收到的信號(hào)電平的變化值來確定天 線對(duì)準(zhǔn)(或偏離)衛(wèi)星的情況,在工控機(jī)中輸入天線口徑尺寸或輸入天 線-3dB波束寬度，利用近似公式
計(jì)算出該時(shí)刻天線偏離衛(wèi)星方向的角度A"式中AP是記錄儀接收到 的信號(hào)電平值f與天線對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星時(shí)接收到的信號(hào)電平值(功率)Pmax之 差(dB)， 2A^是該天線-3必波束寬度；
例如，若已知某被測天線-3必波束寬度為2° ,如果測量得到此 時(shí)接收信號(hào)電平跌落AP為-O. 6dB,則根據(jù)(l)式可計(jì)算出此時(shí)天線偏 離最大方向約為0.45。;
三、通過信號(hào)電平測試記錄儀和工控機(jī)將載體運(yùn)動(dòng)過程中各時(shí)刻 衛(wèi)星通信天線接收(或發(fā)射)衛(wèi)星信號(hào)電平值的數(shù)值變化情況記錄下 來，對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到其最大信號(hào)電平值i^、平均 信號(hào)電平值》及其均方根值P。，進(jìn)而根據(jù)公式
A叫蕓闊5) (2)
和
計(jì)算出天線平均跟蹤精度&及均方根跟蹤精度A&, (3)式中
A^二尸m狀一尸
載體運(yùn)動(dòng)結(jié)束后，工控機(jī)顯示屏上可以得到所測試的平均跟蹤精度、 均方根跟蹤精度等數(shù)據(jù)，接入打印機(jī)，可以打印輸出相關(guān)結(jié)果。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)合理、使用方便、成本低、 測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠、測試方法簡單、易于推廣應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。利用該檢 測裝置可以對(duì)動(dòng)中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線跟蹤性能的優(yōu)劣進(jìn)行定量的 檢測，特別有利于天線跟蹤系統(tǒng)各分系統(tǒng)性能的調(diào)試及指標(biāo)的改進(jìn)， 在動(dòng)中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線跟蹤系統(tǒng)的研究和制造過程中可以發(fā)揮 非常重要的作用。


圖1是本實(shí)用新型所述檢測裝置的結(jié)構(gòu)原理框圖。
圖2是本實(shí)用新型所述檢測裝置一個(gè)具體實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式

參見附圖，本實(shí)用新型所述的動(dòng)中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線跟蹤精度 檢測裝置由信號(hào)電平測試記錄儀I和工控機(jī)6組成，其中的信號(hào)電平 測試記錄儀I由低噪聲下變頻器3、跟蹤接收機(jī)4和模數(shù)轉(zhuǎn)換器5組
成。載體運(yùn)動(dòng)過程中，低噪聲下變頻器3將通過天線2獲得的衛(wèi)星信 號(hào)輸送至髙靈敏度跟蹤接收機(jī)4,進(jìn)而由模數(shù)轉(zhuǎn)換器5把接收機(jī)4得 到的信號(hào)電平模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸送至工控機(jī)6，最后由工控機(jī) 6完成所需各種數(shù)據(jù)處理，例如根據(jù)誤差信號(hào)電平分段記錄存貯、計(jì) 算信號(hào)電平的平均值、均方根值和跟蹤精度等，載體運(yùn)動(dòng)結(jié)束后，工 控機(jī)顯示屏上可以得到所測試的平均跟蹤精度、均方根跟蹤精度等數(shù) 據(jù)，接入打印機(jī)，可以打印輸出相關(guān)結(jié)果。在圖2所示的具體電路結(jié) 構(gòu)中，低噪聲下變頻器3可采用NORSAT公司的1508HB型產(chǎn)品，跟蹤 接收機(jī)4采用VERTEX RSI公司產(chǎn)的Model 253型中頻跟蹤接收機(jī)， 模數(shù)轉(zhuǎn)換器5采用型號(hào)為WINCON i8017H的器件；工控機(jī)6采用嵌入 式工控機(jī)，例如圖2所示的WINCON W-8731型工控機(jī)，它有各種外圍 擴(kuò)展板，主要用于完成A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存貯處理、圖形顯示等功能, 其數(shù)據(jù)輸出內(nèi)容包括最大信號(hào)電平、平均信號(hào)電平、均方根值、任意 時(shí)間段信號(hào)電平變化值、天線跟蹤精度等。附圖1中的標(biāo)號(hào)1為天線 伺服跟蹤系統(tǒng)，可采用CSM90K系統(tǒng)(圖2)。
權(quán)利要求1、一種動(dòng)中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線跟蹤精度檢測裝置，其特征在于它包括信號(hào)電平測試記錄儀(I)和工控機(jī)(6)，所述的信號(hào)電平測試記錄儀(I)由低噪聲下變頻器(3)、跟蹤接收機(jī)(4)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(5)組成，其中，低噪聲下變頻器(3)的輸入端通過收發(fā)天線(2)與通信衛(wèi)星聯(lián)通，低噪聲下變頻器(3)的輸出端通過跟蹤接收機(jī)(4)與模數(shù)轉(zhuǎn)換器(5)的輸入端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(5)的輸出端與工控機(jī)(6)的輸入端互通聯(lián)接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線跟蹤精度檢測裝置。包括信號(hào)電平測試記錄儀和工控機(jī)兩部分，所述的信號(hào)電平測試記錄儀由低噪聲下變頻器、跟蹤接收機(jī)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器組成。實(shí)際工作中，在被檢測動(dòng)中通系統(tǒng)中設(shè)定跟蹤衛(wèi)星的經(jīng)度位置及使用的信標(biāo)頻率和極化，驅(qū)動(dòng)天線伺服跟蹤系統(tǒng)，使天線對(duì)準(zhǔn)定點(diǎn)衛(wèi)星，調(diào)節(jié)信號(hào)電平測試記錄儀中接收機(jī)的工作頻率，使之對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星的信標(biāo)，記錄載體運(yùn)動(dòng)過程中衛(wèi)星通信天線接收衛(wèi)星信號(hào)電平值的數(shù)值，根據(jù)接收到的信號(hào)電平的變化值來確定天線對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星的情況，計(jì)算出該時(shí)刻天線偏離衛(wèi)星方向的角度。產(chǎn)品具有測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠、測試方法簡單、使用方便、成本低、易于推廣應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04B7/185GK201063626SQ200720032169
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者彭萬峰, 鵬 程, 郭嘉儉 申請(qǐng)人:航天恒星科技股份有限公司產(chǎn)業(yè)園分公司