车载卫星天线系统

1、 车载卫星天线系统 车载卫星天线系统是车载的单向通信或双向通信的卫星通信天线，可与单颗或多颗 Ku频段卫星通信的车 载天线系统。 在运动中接收卫星信号的车载天线为 动中通；在静止状态自动寻星，接收卫星信号的车载天线为 静 中通。 美国卫星通讯公司 RaySat的SpeedRay3000车载卫星天线，可置于汽车顶部，支持卫星高速上网并能 随时随地接收卫星电视信号。 1. 车载卫星天线 车载卫星天线解决了各种地面载体在移动中实时高频宽带大容量不间断地传递语音、 数据、动态图象、 等多媒体信息的难题，是通讯领域的一次重大突破。 车载卫星天线工作环境恶劣，天线高度、功耗、天线重量都受到限制，因此，在天

2、线方案的选取中， 采用高效率变焦距椭圆波束天线，以降低天线高度；天线反射面采用碳纤维材料成型，并采用了天线碳素 或玻璃钢加罩设计，以减轻重量和降低伺服功耗。如图 6所示。 2. 车载卫星天线组成及功能 (1) 天馈系统 由等效0.35 1. 2米椭圆波束天线和宽带 TE21模馈源系统组成，它的主要任务是接收和发射通信载 波。 (2) 跟踪接收系统 跟踪接收系统由LNA、跟踪下变频器和跟踪接收机等组成，它的主要任务是为伺服控制系统提供天线 在仰角和方位角两方向偏离卫星的二路误差信号，经过环路调整后，使天线能始终跟踪卫星目标。 (3)天线伺服控制系统 载车在行进中可能遇到各种路况，包括崎岖路面造成

3、的车体颠摇和振动冲击；隧道、桥洞、树林、山 体遮挡造成电波的中断等，都是静止接收站不会遇到的工作条件。 (4)天伺系统的功能 载车在不同方向、不同坡度的路面行驶，天伺系统的跟踪方位范围在 0 NX360。、俯仰范围在 0 90 ; 载车在各种不同路况下行驶，伺服系统对路面和车速共同造成的载车颠摇与冲击的隔离度大，保证 天线始终指向卫星； 遮挡消失后伺服系统再捕信号的最大捕获时间小。载车进入信号中断区域后，伺服系统无信号跟踪 卫星、通信中断；载车离开中断区，信号恢复后，立即恢复通信。伺服系统重新使天线主波束对准卫星的 最大捕获时间短； 信号中断后天线指向的记忆功能。经过短时间的电波中断后，天伺系

4、统不需要重新捕获，即可恢复 通信； 天伺系统的跟踪精度，选择跟踪精度 1000h 行驶速度 2O12OKmm 工作温度 使用辱命 15 图9车载移动卫星天线 采用数字信息加密、用户加密和线路加密，增强了平安性和保密性。 (4) 抗干扰能力强 采用先进的跳频、前向纠错、扩频技术，增强抗干扰能力。 (5) 信息容量大 集动态图像、语音、数据、 于一体，带宽可达播送级，完全满足不同用户的需要。 4. 车载卫星天线系统主要性能技术标准，如表 2车载卫星天线系统 主要性能技术标准所列 5. 车载卫星天线系统应用范围 (1) 移动载体多媒体卫星通讯系统 用于在移动的汽车、轮船、火车、飞机上实现实时高频宽带

5、多媒体通信联系及接收新闻等电视节目， 很好地解决了各种条件下的电视、通信保障难题；可以对远离中心地方的现场情况一览无余，并实时进行 指挥调度和处理。 (2) 电视移动转播系统 直接将摄制的新闻实时地通过动中通发射到任何一颗地球同步卫星，再传到世界各地，充分表达了新 闻的及时性和灵活性，很好地解决了马拉松竞赛、战地采访、实时直播、大型运动会、抢险、抗洪、救灾 等电视主题实时移动转播的难题。 (3) 运动中不间断网络中心 该系统不需要任何电缆或光缆就可实现车、船等载体在移动中通过卫星实现不间断电视传输、通信传 输，实现有线和无线接入。该系统还可用于突发事件移动指挥中心、通信中心、调度中心、实时数据

6、采集、 处理、传输中心等。 (4) 商用移动卫星通信系统 实时将车内外监控的所有图象、语音信息迅速地传送给指挥监控中心，实时不间断地保持与监控中心 图象、语音数据、 等双向联系。 (5) 部队移动卫星通信系统 用于部队训练场，特别是战场等场所实时不间断地实现多媒体通信，使指挥中心迅速作出正确有效的 决策。 (6) 消防灭火卫星通信系统 可以将火灾现场情况实时地通过卫星传送到指挥中心，对火灾现场有效地监控立即作出正确的判断和 指挥等等。 表4 SJN-VSA-0601接收系统技术参数 天线口径 0.65 米 捕获时间 50 / 秒 驻波比 1.5 LNB输出 单或双 最小 E.I.R.Pffi

7、47 db 工作温度 25P+65P 方位角范围 360 电源 24DQ12DC 俯仰角范围 -90。+70。 重1 1QKg 表3 SJN-VTA-05501接收系统技术参数 工作频率 12 25GH12 75GHz 伺服平台 三轴稳定.二轴跟踪 天线口径 600 Dx 380 果踪角速度 32 7 s 天线增益 34.5dB 跟踪角精度 0.5 天线极化 线极化 搜索扫描方式 螺旋线 驻波比 1.5 电源电压 220V 10% 50Hz 平台工作范围 方位 0720 电源功率 150W 俯仰080 贮存温度 25 P+70 C 滚动 30。 工作温度 40 P+65 P 图10漂亮的车载天

8、线动中通 6. 车载卫星电视天线系统 中国军工、航天和科研单位研发的多种车载卫星通信系统，已应用在部队通信、航空测量、航天探测、 公安消防等事业，民用的已应用在电视直播、电视转播、电视传输、救灾测量、探矿考古、野外作业等领 域。如图7超薄的车载天线所示。 中国航天科技集团公司重庆巴山仪器厂生产的一种军民两用的车载卫星天线系统 - 动中通，到达国际 先进水平。 该动中通系统集图像、话音、数据、 于一体，可在移动中接收卫星电视，并可双向传送数字保密 1路、语音 4路、数据1路、数字G3或G4 1路、视频2路、可视 1路。 该动中通系统是能够在移动中实现连续不间续宽带多媒体通信的系统；可在移动中实现

9、不间断窄带通 信，能超越时间和空间的限制，迅速将移动载体中的多媒体信息瞬时传输。 该系统可实现点对点、点对多点、点对主站的移动卫星通信，大大提高用户在移动过程中的通信能力， 满足各种应急通信系统移动条件下通信的需要。 该系统在一级路面上最大行驶速度为 100公里/小时，通信传递速率可达2至5兆比特/秒。该系统还可 装备车辆、坦克、装甲车等军事车辆，如图 8、图9所示。 7. 动中通车载卫星电视接收系统 (1)动中通车载天线 图14船载卫星天线系统根本工作原理 表5船用天线系统 天线口径 76cm 天线增益 38.0dB12.5G 时 天线罩直径 90cm 天线高度 92cm 天线罩损耗 25。

10、/秒 方位转动速率 2/秒 方位转动范围 540 俯仰转动范围 10。至 90 极化方式 线极化V/H 捕获卫星方式 全自动 动中通车载天线是车辆在运动中接收卫星电视和进行多媒体通信的天线。动中通车载天线主要适用于 室外通信作业、军事系统野外作业车辆以及相关部门野外工作车。该天线需具有小型、携带方便、操作简 单等特点。 通信能力强：可以通过任何一颗地球同步卫星或空中平台，超越时间和空间的限制，实现点对点、 点对多点移动卫星多媒体通信，并能迅速将移动载体中的多媒体数据瞬时传到世界各地和接收世界各地的 多媒体信息。汽车在高速公路上车速大于 140Km/h 移动 由于多普勒效应不能通信；坦克训练场路

11、面 行驶速度大于60 Km/h时，动中通仍能实时通信，图象 4级以上。 保密性强：采用数字信息加密、用户加密和群路加密，增强了平安性和保密性。 信息容量大：集动态图像、语音、数据、 于一体，带宽可到达 2M 78M,完全能满足不同用户 的需求。 *7 SJN-MTA-04&01 援收系统 髭物画关株 陌 1 11 7-H7GHZ &icm M(vn 美燧 1&(j 天爆埼的 3?M 小 EMP 5WBW 无煤极化方式 KfElt 辰兵方式 期步 it ttr-Xf- 方籁俊推IB ear 普位 I2*fsec zruftm -PPC-T, 工昨SAftm G5A4nnC

12、 矢蜂/秘 45cm mats l2VlK 3Ainp - w _auun ft B SJN-MTA-O45O2 收系统 技术分敝 天歧 天候 XHRAt Ku 工作强率 T)7127GHj 关螟桎 5,om 天段禹度 54iTh Ittfi XMS 小 E1RP 方式 &DdBW ttQk HHt 玲 方位推助施EK Gfitr iMg 工WH黄抵 FWX+55T： _ zwi*sa 4ScEi 电鼻携 12VDC 3Amf 24 aiisn 表9 SJN-MTA-060f接收系统 技术#戮 暴10SJN-MTA-06 接收系蛰 技术参敏 E 1 躅物次夫峻 天堆 nws4 工作 J

13、ffM* Ku 工作嫉住 Km 主作费阪 11 7-ti7GHz 117-13 7GH? i 30 T JU + P5 * 25 士 ULW $ 12* * 36 硕 1 X4dR 李 E.l R.P 5MBW 小 EJRF 尊定方式 i - - i HlkU.HMM 撞霍扫方就 三触仲定.#! 琦仰桔财 0 *- 120* 6*- 1 的* 方f电转幼商圈 0730， HK通毒通毒 12/MC 方位随期危部 0 720 xnnAsi -M t- +ao t -50- 工作溢曜给段 40 0 50 七 囊帔母 KCfTJ -40 C* -85 P 电鼻馨声 220V 50 山 30CW 丧域直

14、隆 60cm 速单 第卫盘即声 WCV 50Hj 3D0W 大携植比 虹剥t R 11 SJNMTA-OflO1 收跃 统技术参致 J stt 面设国 Ku TAB* 11 7-12 7GHt 策整范ai 横厦 i 2b* * t 天MH 36 1d0 土E I.H P SGCBW 握#箕方式 瞬方式 W定一两做亡 * 。叽 iw 方堑申捻39 0B- 720* 12*SHC 工忙*Jt挞EE -痴无-*60 W KtFU -4C C* +B5*C 无的宜帷 fiOtE 尊!M意 220V 50HJ 3DDW _ _ 隐蔽性好：内藏式天线 0.35 2.4m,保证机动性通信传播的隐蔽性。 主要

15、技术指标 对星精度： 0.1 初始找星时间：VI分钟 方位跟踪范围：全方位或指定方位 工作范围：卫星信号效劳区 工作频段：C、Ku、Ka频段 通讯码速率：2M 78M 行驶速度： 100Km/ h 工作环境温度：-45 C +55 C 平均无故障工作时间：法3000 h 车载卫星电视天线的自动跟踪系统利用激光制导和卫星姿态测量技术。在车辆移动中清晰地接收卫星 电视直播节目，要求天线增益很高，天线的波束就很窄，为高精度实时跟踪卫星，天线中心轴必须始终对 准卫星，必须采用姿态测量技术。 2天线自动跟踪系统的组成与工作原理 天线自动跟踪系统主要由：陀螺传感器、激光陀螺仪、 16bit CPU的单片机

16、、伺服系统包括伺服驱动 器和伺服马达、横置偏馈或椭圆偏馈卫星接收天线、卫星电视接收机、电压 /频率V/F 转换模块、GPS 接收机模块等组成。 陀螺传感器：测量汽车行驶的航向角。陀螺传感器具有体积小、重量轻、功耗低、启动快等优点； 随机漂移小1 /h,动态范围在60 /s,标度因子误差2%;能对陀螺传感器输出的汽车航向角变化的角 速率进行积分，可得到汽车行驶中的航向角变化量，还可由 CPU处理对数据进行编程。代表产品：俄罗斯 的全固态光纤陀螺传感器，美国的微电子机械系统 MEMS 的惯性陀螺传感器。 激光陀螺仪：测量卫星天线俯仰角和横滚角变化量的传感器。 激光陀螺仪以NMEA格式，通过RS23

17、2 串口提供俯仰角、横滚角和航偏变化量的输出。激光陀螺仪具有响应快速，最高可达 20Hz,响应时间为 0.1s，航向精度为坦.5 ,分辨率为0.1。，倾斜角 俯仰、横滚 在=40，精度为也.1 o激光陀螺仪可在恶劣环 境下长时间工作。代表产品：美国霍尼威尔、利顿、斯佩里等公司的激光陀螺仪。 伺服系统：伺服驱动器和伺服马达。驱动器由微处理器来控制所有功能，并产生供逆变器专用的可 调脉冲宽度PWM输出的ASIC芯片，用ASIC的输出来控制IGBT逆变器。应用模块能同时进行单轴或多 轴控制。全数字化可以消除模拟量控制存在的漂移，还能承受启动时负载的冲击。伺服马达可线性控制、 角速度控制、拉伸速率。代

18、表产品：英国 CT公司的微型交流无刷伺服马达和伺服驱动系统 GPS接收机模块：测量汽车当前经纬度定位坐标。可控航向角范围在 0 360 ,俯仰角的范围在0 90 。 陀螺传感器长时间工作会有零点漂移和随机漂移，并会产生累积误差，影响天线的跟踪精度。 GPS模 块每隔一两个小时后就要用 GPS给出的汽车当前经纬度定位坐标； 同时根据卫星电视接收机输出的自动增 益控制(AGC)信号来校正一次天线的位置，修正它的误差并重新对准卫星。 如果汽车行驶在隧道、高层楼群、高架桥下以及密林等地段时，信号遮挡会使 GPS定位失效，引入更 大的误差。这时就要采取推算定位( Dead Reckoning )进行自律导航。有了 GPS给出的汽车当前经纬度定 位坐标，再利用同步卫星轨道的坐标，通过计算公式就可以推导出卫