VertexRSI地球站伺服系统

卫星通信地球站组成

卫星通信地球站主要由：天线、射频设备、终端设备、天线跟踪伺服设备、电源设备组成。

跟踪伺服设备的作用

由于卫星的漂移、大气折射等原因，天线的指向常常偏离理论方向，而地球站天线波束一般较窄，因而真正在卫星方向上的天线增益并不是天线增益的最大值，这相当于信号受到了损耗。为了减小天线方向跟踪误差带来的损耗，现在大型的卫星通信地球站都配置了天线自动跟踪伺服系统。

以6.2mKu波段天线为例：

1、抛物面天线波束的半功率点宽度近似为：

e1/2≈70λ/D(°)

D―天线面直径(m)

λ=C/f=3*108/f

6.2m环焦天线波束的半功率点宽度近似为：

θ1/2=70*0.0214/6.2=0.242°

2、天线方向跟踪误差为：

L=地球站天线指向对准卫星时地球站接收到的信号功率，地球站天线指向偏离卫星时地球站接收到的信号功率

≈e2.77(θ/θ1/2)2=2.71832.77(θ/e1/2)2

天线跟踪精度为半功率点宽度1/10时：+0.02°时：

6.2m环焦天线L=e2.77(0.02/0.242)2=1.02

用分贝表示：[L]=10 1.02=0.086

天线跟踪精度为半功率点宽度1/5时：±0.0484°时：

6.2m环焦天线L=e2.77(0.0483/0.242)2=1.12

用分贝表示：[L]=101.12=0.49dB

从天线方向跟踪误差损耗公式可以看出，天线指向误差与之所产生的损耗是非线性关系，小的天线指向误差可以产生很大的损耗。通过计算可得，当天线指向偏差为1倍时，天线方向跟踪误差为5倍，所以，大型卫星通信地球站可以通过配置天线自动跟踪伺服系统，减小天线指向偏差，从而大大减小由于指向偏差带来的损耗。

天线自跟踪方式

1、跟踪卫星信标

接收卫星上的信标信号，控制天线跟踪卫星。现在绝大多数卫星通信地球站都采用此种跟踪方式。

2、跟踪主站控制载波

以主站发送的出境控制载波作参照信号，控制天线跟踪卫星。公司介绍

VertexRSI公司是由Vertex和RSI公司于1999年合并后成立的，新公司停止了天线伺服设备的价格竞争，使VertexRSI公司的天线伺服系统的市场份额得到了进一步的巩固，目前情况是：世界范围内没有任何其它厂家的同类产品能够与VertexRSI公司的7200和100相匹敌。由于没有了竞争，2000年后新公司的天线伺服产品的价格开始提升，到现在涨价幅度已达30％。

系统组成

VertexRSI天线跟踪伺服系统由天线控制器ACU、跟踪接收机、室外驱动单元PDU及配件组成。其组成如图所示。

1、跟踪下变频及接收机

Ve rtexRSI的L-BAND信标接收机主要有两种：

(1)MODEL2531U

(2)MODEL250内置式

接收任何一种来自LNA的12GHz的卫星信标信号，使其变为与信标信号强度成正比的直流信号，送给天线控制器，用于步进跟踪。

输入信标频率范围12.0到12.75GHz，内部综合器，频率调整步距12.5KHz

模拟输出0-10V直流电压

自动相位锁定环路(PLL)捕捉时间小于1秒。

本机面板操作及电平及状态显示。并可通过(OCU)与监控计算机通讯，由监控台遥控。

射频输入电缆“N”型头。

体积：3.5″×19″×22″(H×w×D)

供电：单相220VAC，350VA

2、天线控制单元(ACU)

Ve rtexRSI公司的天线控制器国内主要有两种型号：

(1)MODEL100

(2)MODEL 7200

(ACU)的主机为80386，完成整个控制系统的所有工作方式的计算、控制、监测及操作，面板由键盘及9″显示屏组成，进行人机对话。

执行步进跟踪及记忆跟踪的计算

发出自动跟踪及手动跟踪的控制命令

显示工作方式、状态、参数及故障

显示跟踪下变频接收机输出信号强度及故障

显示AZ、EL轴的指令角及现行实际转角，显示分辨率为0.001°

通过RS-232/422借口与监控计算机通讯，由监控台遥控(ACU)工作。

体积：8.75″×19″×24″

电源：单相220VAC，350VA

3、功率驱动单元(PDU)

(PDU)是室外单元，驱动Az及EL的三相交流电机。

(ACu)发出的控制命令送给(PDU)，驱动电机转动。

(MRU)发出的控制命令送给(PDU)，驱动电机转动。

(PMU)发出的控制命令送给(PDU)，驱动电机转动。

(PTU)测得轴角位置读数，送给(PDU)，用于位置闭环，并由它转送给(ACU)作为轴角数字显示。

监测天线座上的故障状态，包括：应急停止开关，限位开关及过热继电器

(PDU)内部有联锁保护措施。

(PDU)采用无触点控制电路，保证无火花工作。

体积：31″x31″×10″，壁挂式，满足室外工作条件要求。

电源：三相，380V，功率5KW(两个电机)。

4、手动速率单元(MRU)及便携式维修单元(PMU)

此两单元与微机独立，当OCU出现故障或需维护时，利用(MRU)或(PMU)控制天线转动。

(MRU)体积：1.75″×19″×8″有状态显示

(PMU)体积：10″×3.5″×2.5″手握式，有状态及轴角，接收信号电平显示。

5、位置传感器单元(PTU)

AZ及EL各有一个位置传感器单元(PTU)，它直接与天线的转轴耦合，为了提高显示精度，敏感元件转角与天线转角之间采用机械8：1升速比。

6、主要接口关系列表

主要接口关系见表1。

7、主要控制方式

(1)跟踪方式

步进跟踪

轨道预测跟踪

程序跟踪

予置位置跟踪

人工跟踪

(2)动控制转动天线

(3)ACU发生故障、维护时

用(MRU)或(PMU)控制天线转动，并有信号电平及转角显示。

用手摇把转动天线(与伺服系统联锁)并有角度指标。

对天线极化面调整控制，并显示角度。