基于89C51单片机的自控对星装置

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。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。

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。

(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：

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：

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。

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。

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。

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。

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°。