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山东师范大学
硕士学位论文
小型卫星天线寻星与测量的研究
姓名:高鹏飞
申请学位级别:硕士
专业:教育技术学
指导教师:魏璁
本文通过对天线自动控制、自动测量技术的探讨,研究了小型卫星天线自动寻星及
其参数自动测量的问题。该研究可直接服务于现代远程教育系统以及卫星天线的测试实
验领域。现代远程教育系统中绝大多数传输是通过卫星进行的,使各接收站快速、简便
的调整卫星天线寻星定位成为系统中不可缺少的一个环节。本研究的另一项功能是对小
型卫星天线参数的自动测量,该功能可广泛适用于各高校的天线实验室。
小型卫星天线寻星与测量是一个计算机软件控制硬件的问题,本课题从硬件和软件
两个方面进行了系统设计。根据自动控制理论,在系统的设计中将硬件分为控制装置和
被控对象。控制装置由微机、/转换器、脉冲信号发生器和步进电机驱动器组成,被
控对象则是带动天线转台转动的步进电机。
软件系统包括:完成对硬件的软件控制,实现寻星定位子系统的寻星算法以及对天
编程语言。对硬件的软件控制主
线主要测量参数的软件实现。软件系统使用
要完成的任务是:将/转换卡采集的表头信号进行处理,得到驱动电机驱动器的控制
字从而产生驱动信号。
寻星定位子系统的软件实现中寻星算法是非常重要的。寻星就是通过控制器的控制
使天线围绕方位轴和俯仰轴旋转,从而改变天线的方位角和俯仰角,使天线根据要求对
准不同的卫星。按跟踪原理,自动跟踪可分为三种体制:步进跟踪、圆锥扫描跟踪和单
脉冲跟踪。在卫星的位置精度提高和微型计算机飞速发展的今天,越来越多的型站和
小型站采用步进跟踪。根据搜索步和调整步之间的关系,可把步进跟踪分为四种
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文本预览：
卫星天线的调试
110.5 度鑫诺 1 号卫星因为前几年抗击境外恶意干扰，进行超功率上行信号压制，消耗 了大量星载燃料。严重影响鑫诺 1 号卫星的使用寿命。为确保该星原有频道安全正常传输， 鑫诺 1 号卫星上所有 Ku 波段频道在近期将全部转移到 134 度亚太 6 号卫星 Ku 波段传输。 一、调星
1、线路连接：
完成卫星天线机械安装后， 用同轴电缆将卫星天线上高频头的输出口和卫星接收机的输 入口连接好，用音视频线把电视监视器与卫星接收机相连接。 2、开机设置参数： 依次开通电视机和数字卫星接收机的电源， 并调整电视机到相应的视频模式。 卫星接收 机参数设置介绍的方法，向卫星接收机输入下行频率，符号率，本振频率，极化方式及等参
数。 参数： 下行频率：12395 MHZ；符号率：27500 Kb/s；极化方式：垂直；本振频率：11300。 设置接收机节目参数 1)按遥控器“菜单”键，进入主菜单如图 2 所示，选“节目编辑”项，按确认键。再选 择“增加节目” 如图 3 所示，按确认键，进入下一级菜单。
图 2 主菜单
图 3 节目编辑菜单
2) 进入“增加节目” 菜单界面，输入亚太 6 号卫星参数，输入下行频率：12395MHZ； 符号率：27500Kb/s；极化方式：垂直；本振频率：11300MHz。如图 4 所示。
图 4 增加节目 (3)方位角调整：
方位角调 整机构 定位螺栓
根据附录提供的“新疆主要市县接收亚太 6 号卫星方位角、仰角数值表”确定本地天线 的方位角，水平转动天线微调天线的方位角，观察数字卫星接收机信号强度的变化。 一般情况下，在参数设置好后，信号强度会有一定的数值，仔细调整卫星接收天线的方 位角直到信号强度和信号质量出现最大值，同时观察电视机使收看到的图像效果最好。 紧固天线方位角调整机构定位螺栓，将天线定位。 (4)俯仰角调整： 根据附录提供的“新疆主要市县接收亚太 6 号卫星方位角、仰角数值表”确定本地天线 的俯仰角， 偏馈天线倒装实际的俯仰角应为： 将查出的俯仰角值加上所采用的偏馈天线自身 形成的误差值α ， 当地俯仰角（倒装天线）=当地正馈仰角实际值+22 度 (如华达 1.2 米天线α =22 度，乌鲁木齐的俯仰角为 21.86 度。则在乌鲁木齐实际俯仰 角为 21.86+22=43.86 度)。 定位方法:
量角器 垂线
加固支架 支柱 重物
在量角器的圆心点钻一个小孔，从小孔中穿一根线，并挂一重物，将线的两端拴住。定 位时将量角器的直边贴在天线反射面背面的加固支架的立柱上， 垂线在量角器上表示出的角 度就是天线反射面的俯仰角角度，调整时拧动俯仰角调整螺丝进行调整。 调整俯仰角调整螺丝， 然后作
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多星多机最佳连接方法
日期： 21:19:38&&&&阅读：4911
常有烧友反应多星多机用功分再接四切或二十二Ｋ有此机开彼机无信号彼机开此机无的问题！个人认为这是器材选择不当的原因！多星多机用功分分再接四切一在理论上是可行的！但是在实践中却不是那么回事！主要有功分和切换开关的隔离度的问题！也有同频干扰的原因！具体干扰因素太多不可一一列举！在此我向大家推荐独具特色的13/18V组合型中频切换开关 －－　　常用的0/22K、DiSEqC频率切换开关，大家都是耳熟能详的，而对于13/18V电压切换开关，以及由它配合0/22K、DiSEqC基本型切换开关和功分器衍生出来的组合型中频开关，一般爱好者不太熟悉。组合型中频切换开关种类繁多、各具特色，现在就来谈谈这些开关的基本原理及其应用。 13/18V基本型切换开关 大家知道，早期卫星所播的多为15V固定的电压，只接收单一极化的节目。现代卫星为了扩大传输容量，均采用频率复用技术，即通过发射两个不同方式的极化波，运用其相互隔离的极化特性来传送不同的节目，以达到充分利用宝贵的频谱资源。在接收中采用双极性高频头，并通过接收机LNB输出的13/18V电压，来控制高频头内部的13/18V极化切换电路，以选择与其腔体相对应的垂直或水平极化振子工作。
之后将这种双极性高频头内部的切换电路分离出来，做成一个单独器件，就是13/18V基本型切换开关，它可以说是最早的中频切换开关。其外形和常见的0/22KHz频率切换开关一样，只不过两个输入端口分别标注LNB V 13V、LNB H 18V，如佳讯SW-01/E。 13/18V电压切换开关，常用在老式的双极化馈源配合两个单极化分体式高频头的接收系统中，将接收垂直极化信号的高频头接到13/18V开关的13V端口上，接收水平极化信号的高频头接到18V端口上；这样接收机工作时，就可通过馈线输出13/18V的极化电压，控制13/18V开关选择相应的端口下的高频工作，从而达到极化切换的目的。 市面上，13/18V基本型切换开关的品牌不太多，大概只有佳讯SW-01/E、PBI MS-21V等几种，更多的形式是采用含有13/18V切换功能的单、双组型的两、三、多路的组合开关。
13/18V单组型切换开关
13/18V单组型切换开关的特点是：器件的输入端口只有一组，分别为13V、18V两个端口。
1、13/18V两路切换开关 如佳讯MS-2201、百昌MS224两进两出切换开关。它是在两个13/18V开关的基础上，添加一个无源二功分器而成。具有两个卫星信号输入输出端口，在两个输入输出端口中，任一输出端口均可选择一个输入端口信号。在工程安装中，可配合水平、垂直极化分别通过两个端口输出的高频头如PBI Turbo-2200双极性单本振双输出高频头，或者是上述接收形式的单极性高频头，就能够为两台接收机共用一面天线提供无干扰的接收信号。
2、13/18V多路切换开关 佳讯MS-2301两进三出切换开关。它是由三个13/18V开关和一个三功分器组合而成，具有二个卫星信号输入端口，三个输出端口。例如配合百昌OS232单个本振双极性双输出高频头，可为三台接收机提供无干扰接收信号。 和MS-2301相类似的这种组合开关，还有佳讯MS-2601两进六出多路切换开关，只不过输出端口为六路而已，却能为更多的用户提供共用一锅而互不干扰地接收。 13/18V+13/18V双组型切换开关 13/18V+13/18V双组型切换开关的特点是：器件的输入端口有两组13V、18V，共四个输入端口。 以百昌MS44D四进四出切换开关为代表，每一路输出端口和四个输入端口的切换控制原理，实际上四进四出切换开关是在上述基础上，将每路的两组13V、18V输入端口分别并接，并且在每一路输出端口添加一个隔离二极管而已。 采用百昌MS44D切换四路卫星信号。 在百昌MS44D中，每个输入端口只能选择输入水平或垂直的单一信号。当接收机设置0/22Khz为“开”同时选V极化，则选择Sat B的13V端口输入信号；若接收机设置0/22Khz为“开”同时选H极化时，则选择Sat B的18V端口输入信号。反之选择Sat A的18V端口或13V端口信号；该器件的任一输出端均可选择任一输入端的信号，可以同时为四户人家提供相互间无影响卫星信号。 与此相同的还有佳讯MS-4401四进四出切换开关。
13/18V+混合器双组型切换开关 在安装卫星接收系统中，经常遇到这样的情况：原来已安装了有线电视，现在又增加收看卫星电视的接收设备，需要再向室内拉一根电缆线，这对于特别是装修好的居室，铺设线缆不便的用户是一个令人头疼问题而选用卫星混合（分波）器，通过一根有线电视线进行共缆传输，就能很好地解决这个问题。 大家知道：有线电视使用VHF、UHF两个波段载波传输，频率范围在45~860MHz之间，而卫星电视的第一中频频率范围是950~2150MHz，二者的频率不同，互不干扰，可以混合；但卫星电视线中除卫星信号外，还有供给高频头的工作电压，不可以用普通的有线电视混合器将之混合起来，而需要卫星混合（分波）器来完成。 混合（分波）器在国外称为Satellite diplexer（卫星天线共用器）、有很多品牌和型号，常见的有Terk bdd-32、CABLE TRONIX CTDPX-10、HOLLAND DPD2、MSK EDIP-1等，国内的有DX211、佳讯GC02-01等。这种卫星混合（分波）器既可混合，又可分波，其中SAT为卫星电视信号端口，U/V ANT为有线电视信号端口，在原有的有线电视同轴电缆线的各加上这种器件，就可有效地实现有线电视与卫星电视信号的共缆传输，而不需要再敷设一根电缆线，这样就不会破坏原有建筑墙体的任何设施，使实际施工带来了方便。 采用13/18V+混合器的双组型切换开关，可广泛地应用于用于有线电视（包括无线接收的开路电视）射频信号和卫星中频信号在各种接收条件下的切换，常见的有以下两种类型的开关。 1、以佳讯MS-3401为代表的三进四出切换开关 佳讯MS-3401三进四出切换开关是由13/18V开关、开功分器加上一个卫星混合器组合而成。具有13V、ANT、18V三个卫星信号输入端口，四个输出端口，只不过其中的ANT端口可通过有线电视45~860MHz射频信号，与之类似的还有佳讯MS-3801三进八出切换开关，输出端口为八个。 2、以百昌MS34P为代表的四进四出切换开关 百昌MS34P四进四出切换开关帮佳讯MS-3401四路开关相同，也具有13V、ANT、18V三个卫星信号输入端口，但MS34P比MS-3401多一个DC 20V输入端口，可为放大有线电视端口输入的信号提供工作电压，具备有线放大功能。此外还有百昌MS38A四进八出开关，原理类似，只不过输出端口为八个，且供电端口改为DC 24V。
13/18V+13/18V+混合器三组型切换开关
13/18V+13/18V+混合器三组型切换开关以奥斯卡MS542为代表，是一个五进四出切换开关。它可以看作是在13/18V+混合器双组型切换开关佳讯MS-3401的基础上，再增加了一个13/18V切换开关而成，并且通过内置的0/22Khz切换开关，分别控制两组的13/18V切换；也可以看作是在13/18V+13/18V双组型切换开关百昌MS44D的基础上，再增加了一个混合器而成，其结构是13/18V+13/18V双组型切换开关和13/18V+混合器双组型切换开关组合而已。 三组型切换开关每一路输出端口相对于四个输入端口，其切换原理，实际上五进四出切换开关同样是在上述基础上，将每路的两组13V、18V输入端口分别并接，并且在每一路输出端口添加一个隔离二极管而已。 四组13/18V+混合器的五组型切换开关 如国外的Multi Switch 9/4 S154-4 CP九进四出切换开关，它有四组13/18V共八个输入端口，加上一个TV输入端口，共九路输入端口，有四路输出端口，可分别接四台卫星接收机和电视机，相互无干扰地接收四颗卫星上所有的水平和垂直卫视节目（或者是八颗卫星上单一极化的节目）以及一路射频输出的有线（或开路）电视节目。 该九进四出切换开关的每一路，都相当于通过内置的四组13/18V切换开关、两个0/22Khz切换开关、一个DiSEqC二切一开关和一个混合器分别控制九个输入端口的切换。 不过实际应用中，如果采用上面介绍的类似组合，将需要十六个13/18V切换开关、八个0/22Khz切换开关、四个DiSEqC二切一开关和四个混合器，使得线路非常复杂，而且成本较高，这显然是不切实际的；因此设计者采用专用集成电路（ASIC），并将多个这样的ASIC装在一块电路板上，构成多芯片组件（Multi Chip Module），即MCM模块，来完成需要许多基本型开关组合才能达到的功能。 MCM模块内部包含两个ASIC切换器件和四个DiSEqC切换控制开关，ASIC切换器件采用高频集成电路，内建HF开关结构和HF译码器（Translator），通过含有多个交叉点的矩阵切换电路，来实现将任意输入端口的信号转换到输出端口中。 每个ASIC切换器具有多个13/18V切换、0/22Khz切换和混合器组合而构成的功能。模块外围端口中的in-A~in-H依次为垂直、水平卫星中频信号的输入端口，共有八路，TV为电视射频信号的输入端口。Out-U/V/W/X为四路卫星中频信号输出端口，out-t1~out-t4为电视射频信号输出端口，det-1~det-4为卫星接收机切换控制信号的输入端口，在实际设计中，模块的Out-U/V/W/X、out-t1~out-t4和det-1~det-4输出端口，是通过模块外部的相关阻容器件，对应混合成形成四路输出的，每路输出端口包含卫星、电视两路输出信号，一路接收机输入的控制信号。
&为了使得MCM模块工作稳定，切换开关还自带直流稳压电源，为切换控制和补偿切换、功分损耗而提供的有源放大电路提供工作电源。 采用MCM模块的多路切换开关原理相似，如型号为Multi Switch 9/8 S155-CP的九进八出切换开关，只不过输出端口增加到八个。 八组13/18V+混合器的九组型切换开关 如德国ANKARO卫星通讯公司的DK17×8 17进八出切换开关，它有八组13/18V共16个输入端口，加上一个TV输入端口，共17路输入端口，有八路输出端口，同样可分别接八台卫星接收机和电视机，相互无干扰地接收八颗卫星上所有的水平和垂直卫视节目（或者是16颗卫星上单一极化的节目）以及一路射频输出的有线（或开路）电视节目。 该17进八出切换开关的每一路切换原理，都相当于通过内置的八组13/18V切换开关、四个0/22KHz切换开关、一个DiSEqC四切一开关和一个混合器分别控制17个输入端口的切换。 使用该切换开关时，首先在卫星接收机天线设置界面里，设置好所接收的八颗卫星各个0/22KHz、DiSEqC控制状态，保存后退出。使用时，每选择一颗卫星，接收机会根据该颗卫星预存的状态，输出相应的二进制代码，这些二进制代码是调制在22KHz脉冲信号上输出的。 DK17×8切换开关接收到这些数码指令后，通过内部模块的放大、整形电路处理后，再通过Watch Dog（看门狗）电路来判断脉冲是接收机发出的指令（朋友），还是干扰（坏人）脉冲。如果检测出某一段时间内脉冲少于规定的数量，则视为干扰脉冲，不予理睬。 如果是接收机发出的指令，则依次进行帧、地址、命令、数据字节的检验，并匝每个字节后进行奇偶校验；校验正确后，存入微控制器的静态随机存储器（SRAM）中，最后再检验数据是否正确，如果检测结果是正确的，则根据其二进制代码，切换到相应的端口上。例如微控制器译出的二进制代码为，则依次通过DiSEqC开关B端→0/22KHz开关22K端→18（H），切换到端口8上。DK17×8切换开关各端口控制信息。 在国外，以MCM模块为核心的各种品牌的13/18V多组合频开关，种类繁多，功能齐全，而且具有更多输出端口，如ANKARO公司的DK17×32切换开关，具有17路输入，32路输入。而在国内，象这种多路输入输出的高端组合中频开关，几乎是空白，各器材厂家还停留在低技术含量的、简单组合的中低端中频开关上。
上面介绍的带有混合器的多组合切换开关，在有线（或开路）电视信号和卫星电视信号同时输入时，就需要配合分波器（如DX211）将两者分离开来。以百昌MS34P四进四出切换开关为例，其典型应用连线。 13/18V切换开关的应用及自制 在实际应用中，采用13/18V组合型中频切换开关时，每组13/18V电压切换开关不仅可以切换一颗卫星上两个不同极化的信号，也可以切换两颗卫星上两个相同或不同极化的信号，极化的选择只取决于高频头的安装位置；利用这个特点，可解决用户在一锅多星接收中，采用了多个DiSEqC四切一，0/22 K开关后仍感到切换开关不够用的问题，不过具体加装时需注意：13/18V开关只适用于单极化高频头，接收卫星的一个极化信号；如用在双极性高频头上，也只能把它当作单极性高频头来使用。 现在的13/18V电压切换开关大多数采用由晶体三极管构成电子开关的无触点切换电路，电路并不复杂，如果购买困难的话，可以自制。笔者设计的一款最简单的13/18V电压切换开关电路，它是采用微型直流12V继电器控制的有触点切换电路。制作时，找一个坏的二功分器，拆去里面的电路板，只留下其外壳，将元器件采用搭焊方式安装到里面，然后固定好。调试时，只要微调RP电位器，使得输入电压在17~18V时，继电器能够吸合即可。 根据设计电路自制的13/18V两路切换开关，它就是由两个13/18V单路切换开关和一个二功分器在电路上的组合。 电路原理：IRD1接口输入的切换电压送到切换开关时，如果选择的是V极化信号，输入电压为13V，由R1、R2分压后，三极管VQ1的基极电压Vb﹤0.7，VQ1截止，继电器K1无电不动作，其常闭触点接通LNB V接口；当选择H极化信号时，输入电压为18V，V﹥0.7，VQ1导通，其常触点接通LNB H接口，同理IRD2也是这样进行切换。二极管VD1、VD3组成二功分器，用于对两台接收机的输出电压进行隔离，以防止一台接收机未工作时，而受到另外一台接收机的电压倒灌。 元件选择：K1、K2选用小体积微功耗的直流12V继电器。外壳可采用一个带有四个接线端口的分配器屏蔽盒，拆去里面的零件，把制作好的装置放入里面，并注意绝缘。 调试时，如果切换到H极化，继电器仍不动作时，可适当增大R2、R4的数值，直到极性切换时，继电器切换自如即可。 总之，以13/18V电压切换为基本功能的各种单组合和多组合中频开关，广泛地应用在个体的一机多星、集体多机多星工程安装中。只有充分地了解这些组合型切换开关功能和特点，才能正确的选配和应用，使得设计线路简洁，安装成本降
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