专利汇可以提供一种便携式Ku波段海上动中通卫星通信天线系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提出一种便携式Ku波段海上动中通卫星通信天线系统。该系统包括便携式Ku波段卫星通信天线和便携式方位/ 横滚 转台,天线控制板和转台控制板分别控制Ku波段便携式卫星通信天线和便携式方位/横 滚转 台,天线控制板解算便携式Ku波段卫星通信天线上的方位/ 俯仰 /横滚 角 速率 传感器 信号 及卫星信标接收机信号,形成便携式卫星天线随动方位/横滚转台的 角速度 及卫星信标接收机信号闭环 跟踪 ;转台控制板解算方位/横滚转台上的方位/横滚角速率传感器信号,同时读取天线控制板 采样 的MEMS惯导横滚角信号,形成方位/横滚转台随海浪颠簸的角速度及横滚角 位置 闭环跟踪,使卫星通信天线始终处于对准卫星的状态。本发明将便携式Ku波段卫星通信天线的应用延伸至海上,且便于随身携带。,下面是一种便携式Ku波段海上动中通卫星通信天线系统专利的具体信息内容。
1.一种便携式Ku波段海上动中通卫星通信天线系统,包括便携式Ku波段卫星通信天线和便携式方位/横滚转台;
所述便携式Ku波段卫星通信天线包括天线反射面(1)、Ku波段固态功放(2)、Ku/L低噪声放大器(3)、天线馈源(4-1)、天线馈源齿轮(4-2)、天线收/发双功器(5)、天线极化旋转关节/发射波导组件(6)、极化电机(7-1)、极化电机齿轮(7-2)、极化角度传感器(8-1)、极化角度传感器齿轮(8-2)、左气压弹簧(9-1)、右气压弹簧(9-2)、天线馈源支架(10)、天线底座盒(11)、天线方位转动平台(12-1)、天线方位转动平台罩(12-2)、天线俯仰角度传感器(13-1)、天线俯仰角度传感器齿轮(13-2)、天线俯仰角度齿轮(14)、天线方位减速机(15-1)、天线方位电机(15-2)、天线方位轴承(15-3)、天线俯仰减速机(16-1)、天线俯仰电机(16-2)、固态功放电源(17)、天线控制器电源(18)、指南针(19)、天线俯仰角度显示器(20)、卫星信标接收机电平显示器(21)、天线控制器电源开关(22)、固态功放电源开关(23)、选星开关(24)、一键对星开关(25)、收藏开关(26)、接线口(27)、接收输出插座(28)、发射输入插座(29)、天线俯仰收藏传感器(30)、天线方位左限位传感器(31-1)、天线方位右限位传感器(31-2)、卫星导航接收机(32)、卫星信标接收机(33)、天线控制板(34)、天线方位电机控制器(35)、天线俯仰电机控制器(36)、L波段分路器(39)、天线交流电源滤波器(40),其特征在于,
所述天线俯仰减速机(16-1)、天线俯仰电机(16-2)、天线俯仰角度传感器(13-1)安装在天线方位转动平台(12-1)上,天线俯仰角度齿轮(14)固定在天线反射面(1)的右臂上,天线俯仰角度传感器齿轮(13-2)固定在天线俯仰角度传感器(13-1)的轴上且与天线俯仰角度齿轮(14)啮合,随着天线反射面(1)的俯仰转动,天线俯仰角度传感器(13-1)输出天线反射面(1)与天线方位转动平台(12-1)之间的夹角角度;
所述便携式Ku波段卫星通信天线还包括安装在天线方位转动平台(12-1)上的MEMS惯导组件(37)、天线方位角速率传感器(38-1)、天线俯仰角速率传感器(38-2)、天线横滚角速率传感器(38-3);MEMS惯导组件(37)、天线方位角速率传感器(38-1)、天线俯仰角速率传感器(38-2)、天线横滚角速率传感器(38-3)的敏感轴均与天线坐标系重合;MEMS惯导组件(37)用于输出天线方位转动平台(12-1)的方位角度、俯仰角度和横滚角度;
所述便携式方位/横滚转台包括转台底座(41)、吸合器、转台方位轴承(43-1)、转台方位同步轮(43-2)、转台方位同步带(43-3)、转台平台(44)、转台方位减速机(45-1)、转台方位电机(45-2)、转台方位电机齿轮(45-3)、转台横滚减速机(46-1)、转台横滚电机(46-2)、转台横滚电机齿轮(46-3)、转台横滚前支架(47-1)、转台横滚后支架(47-2)、天线托架(48)、转台横滚同步轮(49-1)、转台横滚同步带(49-2)、天线托架固定带(50)、转台横滚左限位开关(51-1)、转台横滚右限位开关(51-2)、转台接线盒(52)、双通道同轴旋转关节(53)、交流220V滑环(54)、转台电源(55)、转台方位电机控制器(56)、转台横滚电机控制器(57)、转台方位角速率传感器(58-1)、转台横滚角速率传感器(58-2)、转台控制板(59)、天线托架前轴(60-1)、天线托架后轴(60-2);吸合器安装在转台底座(41)底部四周,转台方位轴承(43-1)、转台方位同步轮(43-2)、转台接线盒(52)安装在转台底座(41)上,转台方位轴承(43-1)的外环与转台方位同步轮(43-2)的内壁紧配合,转台平台(44)固定在转台方位轴承(43-1)内环的上方,双通道同轴旋转关节(53)、交流220V滑环(54)安装在转台底座(41)的上方并处于转台方位轴承(43-1)的中心位置,其中,双通道同轴旋转关节(53)的定子和交流220V滑环(54)的定子固定在转台底座(41)上,双通道同轴旋转关节(53)的转子和交流220V滑环(54)的转子固定在转台平台(44)上,转台方位减速机(45-1)、转台方位电机(45-2)安装在转台平台(44)上,转台方位电机齿轮(45-3)安装在转台方位减速机(45-1)的输出轴上,转台方位电机(45-2)的输出轴与转台方位减速机(45-1)的输入轴相连接,转台方位同步带(43-3)分别与转台方位同步轮(43-2)和转台方位电机齿轮(45-3)啮合,转台方位电机(45-2)通过转台方位减速机(45-1)和转台方位电机齿轮(45-3)带动转台方位同步带(43-3)转动,转台方位同步带(43-3)再通过转台方位同步轮(43-2)带动转台平台(44)相对于转台底座(41)转动,转台横滚减速机(46-1)、转台横滚电机(46-2)、转台横滚前支架(47-1)、转台横滚后支架(47-2)均固定在转台平台(44)上,转台横滚电机(46-2)输出轴与转台横滚减速机(46-1)输入轴相连,转台横滚电机齿轮(46-3)安装在转台横滚减速机(46-1)的输出轴上,转台横滚左限位开关(51-1)和转台横滚右限位开关(51-2)分别固定在转台横滚后支架(47-2)的两侧,天线托架(48)的底部分别设置有前支撑环(61-1)和后支撑环(61-2),天线托架前轴(60-1)同时插在前支撑环(61-1)和转台横滚前支架(47-1)内嵌的前支架轴承(47-3)中,天线托架后轴(60-2)同时插在后支撑环(61-2)和转台横滚后支架(47-2)内嵌的后支架轴承(47-4)中,转台横滚同步轮(49-1)固定在天线托架(48)的底部,转台横滚同步带(49-2)分别与转台横滚同步轮(49-1)和转台横滚电机齿轮(46-3)啮合,天线托架固定带(50)固定在天线托架(48)的两侧,转台横滚电机(46-2)通过转台横滚减速机(46-1)和转台横滚电机齿轮(46-3)带动转台横滚同步带(49-2)转动,转台横滚同步带(49-2)再通过转台横滚同步轮(49-1)带动天线托架(48)相对于转台平台(44)转动,转台电源(55)、转台方位电机控制器(56)、转台横滚电机控制器(57)、转台控制板(59)、转台方位角速率传感器(58-1)、转台横滚角速率传感器(58-2)固定在转台平台(44)上,转台方位角速率传感器(58-1)和转台横滚角速率传感器(58-2)的敏感方向与天线坐标系的方位/横滚方向相同;
所述转台控制板(59)通过接线口(27)实时从天线控制板(34)获得MEMS惯导组件(37)输出的天线横滚角度。
2.如权利要求1所述的便携式Ku波段海上动中通卫星通信天线系统,其特征在于,天线反射面(1)、Ku波段固态功放(2)、Ku/L低噪声放大器(3)、天线馈源(4-1)、天线馈源齿轮(4-2)、天线收/发双功器(5)、天线极化旋转关节/发射波导组件(6)、极化电机(7-1)、极化电机齿轮(7-2)、极化角度传感器(8-1)、极化角度传感器齿轮(8-2)、左气压弹簧(9-1)、右气压弹簧(9-2)、天线馈源支架(10)、天线方位转动平台(12-1)、天线方位转动平台罩(12-2)均安装在天线底座盒(11)的上方;天线方位减速机(15-1)、天线方位电机(15-2)、天线方位轴承(15-3)、固态功放开关电源(17)、天线控制器开关电源(18)、天线控制器电源开关(22)、固态功放开关电源开关(23)、接线口(27)、接收输出插座(28)、发射输入插座(29)、卫星导航接收机(32)、卫星信标接收机(33)、天线控制板(34)、天线方位电机控制器(35)、天线俯仰电机控制器(36)、L波段分路器(39)、天线交流电源滤波器(40)均安装在天线底座盒(11)内;指南针(19)安装在天线底座盒(11)的上表面;天线俯仰角度显示器(20)、卫星信标接收机电平显示器(21)、选星开关(24)、一键对星开关(25)、收藏开关(26)均固定在天线方位转动平台罩(12-2)的后面板上。
3.如权利要求1所述的便携式Ku波段海上动中通卫星通信天线系统,其特征在于,在天线方位电机(15-2)、天线俯仰电机(16-2)、极化电机(7-1)转动过程中,天线控制板(34)将天线俯仰角E的值显示在天线俯仰角显示器(20)上,将卫星信标接收机信号电平V信号显示在信标电平显示器(21)上。
4.如权利要求1所述的便携式Ku波段海上动中通卫星通信天线系统,其特征在于,在海面上应用时,转台底座(41)上安装的吸合器将便携式方位/横滚转台固定在船甲板上,Ku波段便携式卫星通信天线放置在天线托架(48)内,并用天线托架固定带(50)固定牢固;
转台方位电机(45-2)通过转台方位同步带(43-3)带动转台平台(44)转动;转台横滚电机(46-2)通过转台横滚同步带(49-2)带动天线托架(48)转动。
5.如权利要求1所述的便携式Ku波段海上动中通卫星通信天线系统,其特征在于,在陆地上应用时,天线控制板(34)工作在陆上应用模式,陆上应用模式的搜索对准卫星过程为:
天线控制板(34)通过卫星导航接收机(32)获取天线工作地点的经度和纬度,并按以下公式计算天线对准卫星的方位角度、俯仰角度、极化角度,即卫星方位角α、卫星俯仰角β和卫星极化角γ:
卫星方位角
卫星俯仰角
卫星极化角
其中 θ=天线纬度
天线控制板(34)通过MEMS惯导组件(37)获取天线方位转动平台(12-1)的方位角A、通过天线俯仰角度传感器(13-1)获取天线反射面(1)与天线
方位转动平台(12-1)之间的夹角γ俯仰;通过极化角度传感器(8-1)获取天线极化角P;
天线控制板(34)计算获取天线俯仰角E后,驱动天线俯仰电机(16-1)带动天线反射面(1)转动,使天线俯仰角E等于卫星俯仰角β,其中,天线俯仰角E等于γ俯仰和 之和;
驱动极化电机(7-1)转动使天线极化角P等于卫星极化角γ;驱动天线方位电机(15-2)转动使天线方位角A趋向于卫星方位角α;
天线控制板(34)采样卫星信标接收机(33)的信号电平V信号,一旦信号电平V信号-V0>0,就驱动天线方位电机(15-2)慢速转动,直到V信号-V信号-1<0后停止天线方位电机(15-2)转动;然后驱动天线俯仰电机(16-2)慢速转动,天线俯仰电机(16-2)正反转动,直至信号电平V信号达到最大后停止驱动天线俯仰电机(16-2)转动,此时天线对准卫星,其中,V0为卫星信标接收机输出的噪声电平,V信号为当前时刻卫星信标接收机信号电平,V信号-1为前一时刻卫星信标接收机信号电平。
6.如权利要求1所述的便携式Ku波段海上动中通卫星通信天线系统,其特征在于,在海面上应用时,天线控制板(34)工作在海上应用模式,所述海上应用模式包括搜索对准卫星过程和跟踪卫星过程,海上应用模式的搜索对准卫星过程与陆上应用模式的搜索对准卫星过程相同;所述跟踪卫星过程为:
转台控制板(59)采样转台方位角速率传感器(58-1)和转台横滚角速率传感器(58-2)的输出数据,获得船体随海浪颠簸的方位角速度和横滚角速度,并驱动转台方位电机(45-2)和转台横滚电机(46-2)按转台方位角速率传感器(58-1)和转台横滚角速率传感器(58-2)输出的船体方位角速度和横滚角速度反向转动,同时通过接线口(27)从天线控制板(34)读取MEMS惯导组件(37)输出的天线横滚角度 若天线横滚角度 的绝对值小于天线横滚角门限值,则停止转台横滚电机(46-2)转动,否则继续驱动转台横滚电机(46-2)转动;若转台方位角速率传感器(58-1)输出的船体方位角速度小于船体方位角速度门限值,则停止转台方位电机(45-2)转动,否则继续驱动转台方位电机(45-2)转动;
天线控制板(34)采样天线方位角速率传感器(38-1)、天线俯仰角速率传感器(38-2)输出的数据,获得天线在转台平台(44)上的方位角速度和俯仰角速度,驱动天线方位电机(15-2)和天线俯仰电机(16-2)按天线在转台平台(44)上的方位角速度和俯仰角速度反向转动,天线方位电机(15-2)的转速和天线俯仰电机(16-2)的转速均采用PID方式调节;同时采样卫星信标接收机(33)的信号电平V信号,若V信号-V信号-1≥0,则继续驱动天线方位电机(15-2)和天线俯仰电机(16-2)转动;若V信号-V信号-1<0,则重新采样获取天线在转台平台(44)上的方位角速度和俯仰角速度,并调节天线方位电机(15-2)和天线俯仰电机(16-2)的转速,使信号电平V信号最大,V信号-1为前一时刻卫星信标接收机信号电平。
7.如权利要求1所述的便携式Ku波段海上动中通卫星通信天线系统,其特征在于,在海面上应用过程中,天线方位转动平台(12-1)开机时处于0°位置,转台平台(44)随船体方位转动而反向转动,在跟踪卫星过程中天线方位转动平台(12-1)相对于转台平台(44)的转角一旦超过预先设定的天线方位限位角度,天线控制板(34)立即以中断方式通知转台控制板(59)驱动转台方位电机(45-2)按天线方位转动平台(12-1)转动的相同方向转动一定角度;同时,天线控制板(34)驱动天线方位电机(15-2)使天线方位转动平台(12-1)按原方向反向转动一定角度,从而控制天线方位转动平台(12-1)的转角不超过天线方位限位角度。
8.如权利要求1所述的便携式Ku波段海上动中通卫星通信天线系统,其特征在于,操作人员按下收藏开关(26)后,天线控制板(34)的CPU和转台控制板(59)的CPU均立即中止正在进行的流程;天线控制板(34)的CPU根据天线方位电机(15-2)累计的转动角度控制天线方位电机(15-2)转动,使累计的转动角度等于0°后,停止天线方位电机(15-2)转动;采样极化角度传感器(8-1)获得天线极化角P,控制极化电机(7-1)转动,使天线极化角P等于0°后,停止极化电机(7-1)转动;控制天线俯仰电机(16-2)向下转动,同时检测天线俯仰收藏传感器(30),若检测到天线俯仰已转到收藏位,则停止天线俯仰电机(16-2)转动。
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