基于89C51单片机的自控对星装置

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简介:本文讨论利用高频或中频设备提供的反应控制信号强弱的直流电压,实现天线自控找星、对星。

卫星通信在各行业广泛应用,卫星通信天线采用方向性极强的定向天线,对星精度要求高。随着VSAT技术发展,卫星通信天线逐渐小型化,天线口径大多在1.2~4.5 m之间,此类天线基本不配置伺服跟踪装置,天线对星采用人工手动方式较多,给对星等操作带来不便。

1 基本原理及硬件结构

该装置基本原理是:第一步,开环找星,即利用GPS模块采集当地地理信息,结合使用卫星的经度值,计算标准方忙、俯仰值,驱动天线到大致对星位置;第二步,闭环对星,根据设备提供的直流电压,进入闭环自控对星程序,一般电压最低表示对星准确。其总体设计方框图如图1所示。

基于89C51单片机的自控对星装置

(1)卫星通信天线指向方位角A和俯仰角E的计算公式如下:

基于89C51单片机的自控对星装置

其中:α星为卫星经度;α站为卫星站经度;β为卫星站纬度。

(2)半功率点波瓣宽度估算公式如下:

基于89C51单片机的自控对星装置

其中:λ为波长;D为天线直径。

3 m C波段偏馈天线半功率点波瓣宽度为4°,即±2°。实际测量电压与信噪比之间的关系如图2,图3所示。

基于89C51单片机的自控对星装置

从图2,图3可以看出,电压与角度变化并不是直线关系,在程序设计中,考虑到电压变化可能受到其他因素影响,采用平均值滤波法加以消除。

基于89C51单片机的自控对星装置

2 软件设计

软件部分采用汇编语言编程,程序结构如图4所示。

基于89C51单片机的自控对星装置

下面给出收到信号后,闭环方位(±0.3°范围)调整部分程序代码。

基于89C51单片机的自控对星装置

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3 结 语

利用设备自身提供的反应广播控制信号强弱的直流电压信号,经过改造处理,在不具有自控对星功能的卫星通信天线上实现自控对星。此装置不需要信标接收机、天线控制驱动器等传统对星设备,具有较高的经济效益,该方案已成功应用于某型VSAT站,性能可靠,对星时间<5 min,对星精度<0.5°。

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