动中通卫星通信系统中的天线问题
动中通卫星天线圆锥扫描算法研究与应用
动中通卫星天线圆锥扫描算法研究与应用陈汝军【摘要】在动中通卫星天线中,最重的就是随动,即在载体(比如船、车或者飞机)摇晃的过程中,保持卫星天线的指向始终对准同步通信卫星. 圆锥扫描就是在卫星天线搜索到卫星的信标信号之后,通过在较小的范围内转动天线,使得天线指向轨迹呈椭圆状,每转一圈,通过传感器(信标机)记录下在椭圆的上下左右四个点的信号强度,根据这四点的信号强度找到卫星信号最强的点(即卫星的正真位置),再驱动电机使得天线绕该点画椭圆,最终使得卫星位置置于椭圆的中心. 怎样通过上下左右四点的信号强度,准确、迅速地调整天线指向,使得椭圆的中心与卫星信号最强的点重合,这是圆锥扫描过程至关重要的一点. 文中通过数据采集、曲线拟合、实践分析等方法找到了一种调整椭圆中心的算法,实践证明,该算法有很好的实用性.%In on-the-move satellite antenna,the most important is servo which means follow-up in the carrier ( such as ships,car or plane) in the process of shaking,keep the satellite antenna pointing always on synchronous communication satellite. Conical scan is such a method,after satellite antenna detected the satellite beacon signals,rotating antenna in small scale,which makes the antenna pointing track a oval. Each round,through the sensor ( beacon) to record the signal strength of four points of up and down,left and right direction in a ova,according to the signal intensity of four points,find the strongest point of antenna signal ( i. e. ,the real antenna position) ,then the motor makes the antenna painting oval around the point,eventually making the satellite position at the center of the ellipse. How to ad-just the antenna pointing accurately and quickly through the four signal intensity,whichmakes the center of the ellipse in the position of the strongest point of the satellite signal,this is what conical scanning process do. In thispaper,propose an algorithm through collecting data,curve fitting and practice analysis to adjust the center of the ellipse. Practice has proved that the algorithm has a good practicability.【期刊名称】《计算机技术与发展》【年(卷),期】2015(025)012【总页数】5页(P201-205)【关键词】动中通;卫星天线;随动;圆锥扫描;圆心调整【作者】陈汝军【作者单位】南京邮电大学通信与信息工程学院,江苏南京 210000【正文语种】中文【中图分类】TP301.6动中通卫星天线的工作状态可分为以下几种：初始化、瞄准、搜索、跟踪。
基于平板天线的动中通研究
drcin a d tak o ae1 e c mm nct n i moin a c r cig i t e o n rc fstl t o u iai i o n to or t e n errc m e st nPo esb s g o v co sP ee ttd i odrt ro o P n ai o rc s a i n n e tri rsnae , n r e o a c u t r u niainerr f ii l h s hfe, n h ntedgtl co n f q at t o z o ro o dgt P aesi r a dte h ii a t a P aes i e cnfe a kp aei e ua P t r oa he e h o l f h s hf r a e db c h s nrg lr at nt c iv teg a o t e sa i t iet n I h sb e ttdta ti tbl ydrci i o t a ensae h t hsmeh dc nlt ne nt 0 to a e atn a t a he e P e P itn cu a yT ek ys d f ael ec mmu iain c iv u p r onigac rc h e t yo stl t o u i nc t o
动中通天线的设计分析
动中通天线的设计分析河北省专网通信技术创新中心河北石家庄050200摘要：机电结合动中通天线是将机电技术与通信技术相结合，以达到高效率、高增益、低损耗和低成本的目的。
采用机电结合的方式，可提高天线的效率和增益。
本文介绍了机电结合动中通天线的设计方法，包括机械结构、馈电网络和机电耦合方式，并通过对该方案进行分析计算，指出了该方案具有较高的性价比和良好的应用前景。
关键词：机电结合动；动中通天线；设计天线是通信系统的重要组成部分，它把无线电波能量转换为电磁波能量并辐射出去，是无线通信系统的“眼睛”和“耳朵”。
天线的性能取决于所用材料和结构形式，天线的效率、方向性和增益是天线设计中最重要的参数。
因此，天线设计研究的重点之一就是要对天线进行有效地优化设计。
1.天线结构形式的选择天线结构形式是影响天线性能的一个重要因素，不同结构形式的天线在相同条件下的工作效率和增益也会有所不同。
因此，根据实际要求对天线的结构形式进行选择，是实现机电结合动中通天线的关键。
对于小型移动通信系统，一般采用微带形式的单极子天线；对于中型移动通信系统，采用微带偶极子或微带贴片天线；对于大型移动通信系统，采用微带全向天线或宽带微带天线。
在实际应用中，动中通天线可采用微带线或宽带微带线等结构形式，对于通信距离较远的中继信道，宜采用高增益、大功率、大带宽的全向天线。
本方案中所选用的动中通天线是一种单极子单微带天线，其带宽为150 MHz，增益为10 dBi。
1.1天线结构动中通天线的结构形式可采用以下几种方式：单极子单微带天线、单极子多微带天线、微带线多微带天线和微带线偶极子等。
在本方案中，选择的是单极子单微带天线。
单极子单微带天线由贴片和缝隙两部分组成，缝隙采用印刷电路加载，贴片则是由覆铜板切出的薄带状结构。
1.2馈电网络的设计动中通天线的馈电网络一般由馈电网络放大器和功分器组成。
由于该天线工作在2.4 GHz，而馈电网络放大器工作在200 MHz，因此，天线与馈电网络放大器之间的匹配网络是一个难点。
关于动中通天线伺服控制系统的分析
关于动中通天线伺服控制系统的分析随着社会的不断发展，科技的不断进步，我国各个领域均得到了很好的发展，尤其在动中通天线伺服控制系统得以开发和应用后。
所谓天线伺服控制系统，其主要是起到控制天线的作用，使其能够准确地自动跟踪空中目标方向。
文章通过查阅相关资料，简要介绍了动中通天线伺服控制系统原理、天线平台伺服控制策略，以及动中通天线伺服控制系统设计与软件开发方面的内容，以期能够为促进动中通天线伺服控制系统的优化和发展提供有价值的参考。
标签：动中通；天线伺服控制系统；原理；策略；设计；软件开发前言近年来我国经济实力不断攀升，这与各个行业的飞速发展有着密切关系，人们的生活质量也有了更大的提升，此种形势下人们对各方面的要求也越来越高。
移动中通信稳定简称动中通，该项技术的应用可以充分改善传统天线伺服控制系统实时载体方面的弊端，特别在隔离载体运动状态、方向方面能够发挥很大的作用，并且保证天线波束瞄准线能够跟踪卫星，实现不间断通信。
若要充分达到此要求，则需要应用实时伺服控制系统，在整个过程中必须充分保证伺服控制系统的性能。
1 动中通天线伺服控制系统原理（1）动中通天线伺服控制系统组成动中通天线伺服控制系统可以划分为如下几个部分：一是天线组件；二是平台机构组件；三是伺服控制系统，具体见图1。
伺服控制系统包括：控制器、测角部件、直流力矩电阻、电机驱动器、二次电源、连接线、接插件等[1]。
（2）天线平台结构分析天线平台结构在整个伺服控制系统中占据着重要地位，尤其在平台随动跟踪回路中，在平台运行过程中，平台结构能够发挥很大的作用，如其是电机驱动的运行载体、是高质量的瞄准线、是有效荷载负载设备的装置等，同时其也可以起到指导、安装等作用。
另外，当有效载荷处于工作状态下时，其也可以控制回路中的执行电机产生的驱动力，并不断提升瞄准精度。
在天线伺服控制系统不断的优化中，天线平台已经发生了较大的变化，其无论在结构方面，或是在型式方面均与以往不同，同时也提升了对天线平台的要求，如其必须具有反應快、高精度以及动作迅速等特点[2]。
动中通天线自动跟踪系统结构及刚度研究
动中通天线自动跟踪系统结构及刚度研究摘要：“动中通”天线自动跟踪系统，采用两轴稳定平台，安装一个抛物面环焦天线。
具有ka和ku两个波段。
在车辆运动或静止时，天线实时跟踪同步地球卫星，实现地面车辆和卫星通讯。
本文介绍结构设计、系统刚度研究等方面关键技术。
系统采用A-E型双轴转台的通用结构形式，方位轴、俯仰轴可以自由转动，俯仰轴承载一个支撑座，天线、IMU及其控制电路安装在支撑座上。
天线极化方向通过控制馈源旋转解决。
系统采用等刚度设计原则，为了提高结构刚度，降低重量，选用比强度和比刚度高的材料；优化设计结构形状，合理布置各搭载部件的位置，减小转动体的转动惯量；对转动轴进行静平衡设计，使质心落在轴心，减少配重块的质量；采用合理的散热措施，避免赋形环焦天线局部受热变形。
关键词：“动中通”；稳定平台；自动跟踪；刚度1.概述1.1国内外研究动态“动中通”天线自动跟踪系统，在车辆运动或静止时，控制天线实时跟踪同步地球卫星，实现运动车辆和同步地球卫星信号传输。
“动中通”系统工作原理是，车辆在移动过程中，由于其运动姿态和地理位置发生变化，会引起卫星天线偏离卫星，使通信信号减弱甚至中断，因此必须对车体的这些变化进行隔离，同时通过卫星上信标信号完成天线漂移修正，使天线始终对准通讯卫星，实现移动状态下的不间断通讯[1] [2]。
目前国内外研究和生产动中通的单位较多，主要研制单位有：重庆航天新世纪卫星应用技术有限责任公司、重庆巴山仪器厂、中电集团第39研究所、航天恒星科技股份有限公司、北京爱科迪信息通讯技术有限公司等。
1.2 系统组成“动中通”天线自动跟踪系统由赋型环焦天线、稳定平台、控制部分组成。
里程计信息、GPS信息由总体提供。
赋型环焦天线安装在稳定平台上。
稳定平台对于“动中通”系统是至关重要的，必须严格隔离车体角运动，隔离程度越高越好。
稳定平台采用A-E两轴结构，包括方位环和俯仰环，每个环上装有旋转变压器和力矩电机。
卫星通信常见故障以及日常维护内容
卫星通信常见故障以及日常维护内容；一、日凌现象的发生及干扰；日凌现象一般每年发生两次，每次连续至6天，每天最；二、太阳黑子对卫星信号的影响；如果太阳黑子的活动能量大、时间长，会使卫星电视信；三、卫星接收机无法锁定信号；1．卫星接收天线的角度有偏差，及时手动调整卫星天；2．高频头损坏，及时更换；3.高频头与馈线没有连接好，重新连接；4.功分器损坏、功分器与其连卫星通信常见故障以及日常维护内容一、日凌现象的发生及干扰日凌现象一般每年发生两次，每次连续至6天，每天最长时间可达10分钟。
北半球的一般发生在春分日前，秋分日后的两三天内。
数字卫星电视接收机一旦因日凌信号中断有时会造成死机，一般需要维护人员手工重启。
二、太阳黑子对卫星信号的影响如果太阳黑子的活动能量大、时间长，会使卫星电视信号立即中断，当太阳黑子活动消失，卫星电视信号的强度将逐渐恢复。
三、卫星接收机无法锁定信号1．卫星接收天线的角度有偏差，及时手动调整卫星天线各方位角度2．高频头损坏，及时更换3.高频头与馈线没有连接好，重新连接4.功分器损坏、功分器与其连接的馈线没有连接好，及时更换已坏备件四、定期进行系统检查五、要定期检查卫星接收系统连接是否正确可靠，接地、接电是否良好。
定期检查室外单元，如：天线所有螺钉有无松动；方位、仰角有无偏离；天线接地是否良好；防雷卡子是否连接良好；馈线连接部分防水是否良好、以及防水有无老化；天线任意部分是否有生锈现象等。
发现问题需要及时解决。
六、定期进行信号检查七、对人线信号质量要求每隔半年进行一次检查。
可通过频谱仪观察信号参考电平值，并通过接收机查看信号参数，包括电平、信噪比、余量、误码率等。
如果信号质量较差，比如参考电平低达-50dbm、或者余量只有2-3db时，应该及时对天线进行校准。
八、定期进行喷漆和润滑维护九、卫星接收天线最多每两年应进行一次喷漆维护，包括天线面、天线立柱、天线基座等，以防锈蚀损坏。
并定期对天线调节部位加油，以防锈蚀卡死十、每次雨雪天气过后，要及时清除天线面及馈源上的积雪十一、每半年应对所有的卫星接收天线和卫星数字接收机及所有的卫星相关部件再进行一次巡检。
关于动中通天线的选择
关于动中通xx的选择从技术层面看，目前动中通天线主要有三种基本类型，分别是：①传统抛物面天线；②阵列、赋形反射面天线③全相控阵天线。
三种天线各有自己的特点，都有自己的应用范围，不存在“谁取代谁”的问题。
做为用户，应该根据卫星天线的使用的环境、承载的方式、地理位置、主要业务和预算等情况，综合来进行选择。
下面我们根据我们的经验，对于用户政府应急平台动中通天线的选择提出一些看法，供选择参考。
一、政府应急平台动中通天线的选择应考虑的重点问题应急平台建设是应急管理的基础性工作，其中动中通天线是实现应急通信保障的工具，高可靠性和高可用度无疑是动中通天线选择的前提，确保在“突发”事件状态下能够真正“应急”，而其它指标（如体积和重量）应该是在此前提下再考虑的次要指标。
动中通天线的“高可靠性和高可用度”主要表现在以下两个方面：（1）工作的全天候性，即在任何天气环境状态下，都应该正常的工作。
而一般突发时间的发生往往伴随恶劣的天气条件。
（2）能够提供足够的带宽保证应急业务的需要。
应急一般需要图像、语音、数据等多种业务，因此选择动中通天线应该满足大数据量的需要。
以上两个方面的要求决定了动中通天线选择时应该考虑足够的增益余量。
二、3种动中通天线的特点比较目前动中通天线主要有①传统抛物面天线②阵列、赋形反射面天线③全相控阵天线三种基本类型。
1．传统抛物面天线传统抛物面天线的姿态调整采用机械式，其特点表现在：优点：增益高、带宽高弱点：体积和重量大，安装不方便2．阵列、赋形反射面天线（轮廓柱状天线）阵列、赋形反射面天线的姿态调整也采用机械式，其特点表现在：优点：安装相对简单，搜索锁星时间短弱点：天线口径效率低，增益不高，带宽也不高（比同天线口径抛物面天线要低得多）3．全相控阵天线全相控阵天线的姿态调整采用电调式，其特点表现在：优点：体积小、重量轻，xx弱点：天线有效口径低，增益低，带宽窄根据以上比较，从保障通信的“高可靠性和高可用度”出发，在选择动中通天线类型时，我们建议：应当首先考虑采用传统抛物面天线，决不能采用全相控阵天线。
动中通卫星通信系统解决方案
平板动中通通信系统方案车载平板动中通天线是专为应急指挥通信市场开发，该产品已被军队、武警、公安、消防、应急、电力等多个行业采用，性能稳定可靠。
该平板车载系统相比传统抛物面天线系统有如下特点：系统可在静态、动态、斜坡等状况下实现上电全自动寻星、锁定；系统采用高增益的平板波导阵列天线，使系统具有较高的增益，确保高清图像及数据的传输，并且降低了天线的整体高度（≤355mm），非常适合SUV 车，保证车辆行驶的通过性和美观性；采用高精度惯性系统作为控制基础，使产品具有较高的跟踪精度和较长的遮蔽保持时间；系统采用卫星信标跟踪技术与传感器误差修正技术相结合的闭环控制方式，提高系统的工作可靠性；产品采用模块化设计，内部部件采用模具铸造，大大提高了生产效率和可维修性；自动寻星：系统设置后，全部操作均可自动完成，并能够在静态或运动条件下进行上电初始化、初始对星等操作；自动跟踪：在动态条件下，方位、俯仰、极化全自动跟踪，使天线始终对准所选目标卫星；遮挡后再捕获：当天线长时间被遮挡而导致丢星，遮挡消除后系统可快速恢复（遮挡20分钟恢复时间<2s）；天线安装无方向要求，可随意方向安装，具有很高的平台安装适应性；本系统对星时间短，冷启动在80秒内，热启动在50秒内。
（无遮挡情况下）；天线系统高度集成，整机重量≤75Kg。
车载系统设计原则如下：通得快。
选用机动性好的平台，在各种恶劣条件下，以最快的速度达到任务地域，快速建立通信联络，保障现场应急指挥顺畅。
通得上。
综合多种通信手段，针对不同保障需求，形成能力互补手段融合，确保在各种复杂环境下全方位、全天候通信。
通得好。
根据应用需求，新研一些新技术通信装备，同时选用成熟、先进的民用新技术设备，确保通信效果和质量。
标准化。
采用标准化的通用装备和民用成熟技术设备进行综合集成，确保技术体制统一，实现“军、警、民”各方通信互联互通。
组合化。
采用模块化结构，搭建组合化的通用车载平台，便于升级和换装，以满足不同突发事件的保障需求。