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一种卫星通信设备
2025-04-22 05:34:08
作者:小编 
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一种卫星通信设备(图1)

  1.一种卫星通信设备,其特征在于,包括:第一通信系统、第二通信系统、主控模块、电

  源模块和人机交互模块,其中,所述第一通信系统的带宽大于所述第二通信系统的带宽,所

  所述第一通信系统与所述主控模块的第一通信端连接,所述第二通信系统与所述主控

  模块的第二通信端连接,所述主控模块的电源输入端与所述电源模块连接,所述主控模块

  2.根据权利要求1所述的卫星通信设备,其特征在于,所述第一通信系统包括射频子系

  所述射频子系统包括天馈网络、上行射频单元、低噪声下行变频单元和调制解调器,所

  述上行射频单元和所述低噪声下行变频单元分别与所述调制解调器连接,所述调制解调器

  与所述主控模块连接,所述上行射频单元用于将所述主控模块送入的信号输出至所述天馈

  网络,所述低噪声下行变频单元用于将所述第一通信系统对应的卫星发射的信号输出至所

  3.根据权利要求2所述的卫星通信设备,其特征在于,所述天馈网络包括天线、馈源、正

  所述馈源分别与所述天线和所述正交模耦合器连接,所述正交模耦合器的接收端通过

  所述发阻滤波器与所述低噪声下行变频单元连接,所述正交模耦合器的发射端通过所述双

  4.根据权利要求3所述的卫星通信设备,其特征在于,所述第一通信系统还包括伺服子

  所述电机与所述控制子模块连接,以控制所述转台带动所述天线旋转;所述倾角仪和

  所述定位单元分别与所述控制子模块连接,所述控制子模块与所述主控模块连接。

  5.根据权利要求1所述的卫星通信设备,其特征在于,所述第二通信系统包括卫星通信

  6.根据权利要求5所述的卫星通信设备,其特征在于,所述接口模块包括电源子单元,

  7.根据权利要求5所述的卫星通信设备,其特征在于,所述卫星通信模块包括射频收发

  器和电源管理单元,所述射频收发器通过所述电源管理单元与所述接口模块连接。

  8.根据权利要求1所述的卫星通信设备,其特征在于,所述电源模块包括主电源按键、

  第一副电源按键和第二副电源按键,所述主电源按键分别与所述主控模块的电源端、所述

  第一副电源按键和所述第二副电源按键连接,所述主电源按键用于将外部电源电压分别通

  过所述主控模块、所述第一副电源按键和所述第二副电源按键为所述第一通信系统和所述

  9.根据权利要求1所述的卫星通信设备,其特征在于,所述第一通信系统的工作频率为

  10.根据权利要求1所述的卫星通信设备,其特征在于,所述第二通信系统包括Thuraya

  本实用新型实施例提供的一种卫星通信设备包括:第一通信系统、第二通信系统、

  主控模块、电源模块和人机交互模块,其中,所述第一通信系统的带宽大于所述第二通信系

  主控模块的第二通信端连接,所述主控模块的电源输入端与所述电源模块连接,所述主控

  器,所述上行射频单元和所述低噪声下行变频单元分别与所述调制解调器连接,所述调制

  解调器与所述主控模块连接,所述上行射频单元用于将所述主控模块送入的信号输出至所

  述天馈网络,所述低噪声下行变频单元用于将所述第一通信系统对应的卫星发射的信号输

  可选地,所述天馈网络包括天线、馈源、正交模耦合器、发阻滤波器和双路旋转关

  通过所述发阻滤波器与所述低噪声下行变频单元连接,所述正交模耦合器的发射端通过所

  可选地,所述第一通信系统还包括伺服子系统,所述伺服子系统包括控制子模块、

  仪和所述定位单元分别与所述控制子模块连接,所述控制子模块与所述主控模块连接。

  可选地,所述电源模块包括主电源按键、第一副电源按键和第二副电源按键,所述

  主电源按键分别与所述主控模块的电源端、所述第一副电源按键和所述第二副电源按键连

  接,所述主电源按键用于将外部电源电压分别通过所述主控模块、所述第一副电源按键和

  可选地,所述第一通信系统的工作频率为KU波段、KA波段或C波段,所述第二通信

  二通信系统,可以根据实际需求选择不同的通信系统进行通信,从而充分发挥它们各自的

  所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型,而非对本实用新型的限定。另外还需要说

  明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

  传统的卫星通信设备通常仅支持一种频段的通信,如KU频段的卫星通信系统,虽

  然KU频段的卫星通信系统的通信能力较强,但KU频段的卫星通信系统的缺点也十分明显:

  每次使用前需精准对星,其中,手动对星则需要专业且经验丰富的人员进行操作,而自动对

  星系统容易损坏,且设备较为笨重;通信设备的功耗较大,发热严重,在野外工作时需配备

  大功率的供电设备,便携性较差;KU频段天线的雨衰系数高,在阴雨天气时信号衰减明显,

  针对上述问题,本实用新型实施例提供一种卫星通信设备,以提高通信可靠性。图

  1为本实用新型实施例提供的一种卫星通信设备的结构示意图,参考图1,本实用新型实施

  例提供的卫星通信设备包括第一通信系统100、第二通信系统200、主控模块30、电源模块40

  和人机交互模块50,其中,第一通信系统100的带宽大于第二通信系统200的带宽,第一通信

  第一通信系统100与主控模块30的第一通信端A1连接,第二通信系统200与主控模

  块30的第二通信端A2连接,主控模块30的电源输入端A3与电源模块40连接,主控模块30的

  信系统100和第二通信系统200,其中,第一通信系统100与卫星1之间建立通信连接,第二通

  信系统200与卫星2之间建立通信连接。电源模块40用于为主控模块30、第一通信系统100以

  及第二通信系统200提供电源电压;人机交互模块50用于实现用户终端与第一通信系统100

  100的带宽大于第二通信系统200的带宽,因此,第一通信系统100的通信能力较强,能够进

  行视频、图像、文件等宽带数据的通信;第二通信系统200使用波段频率较低电磁波进行通

  信,其通信能力低于第一通信系统100,但第二通信系统200的抗干扰能力较强,其雨衰系数

  低,能够在第一通信系统100不能正常使用时,保证卫星通信设备的基本通信能力。

  示例性地,第一通信系统100的波段为KU波段,其工作频率为12‑18GHz。第一通信

  系统100响应于卫星1进行通信。第二通信系统200的波段为L波段,其工作频率1‑2GHz,响应

  于卫星2进行通信,由于第二通信系统200使用低频的L波段进行通信,其抗干扰能力更强,

  在阴雨环境中也能够进行低速率通信,以保证通信设备的基本通信能力,从而提高设备的

  二通信系统,可以根据实际需求选择不同的通信系统进行通信,从而充分发挥它们各自的

  图2为本实用新型实施例提供的另一种卫星通信设备的结构示意图,参考图1和图

  2,第一通信系统100包括射频子系统110,用于实现第一通信系统100对应的卫星与地面站

  之间的数据通信;射频子系统110包括天馈网络111、上行射频单元112、低噪声下行变频单

  元113和调制解调器114,上行射频单元112和低噪声下行变频单元113分别与调制解调器

  114连接,调制解调器114与主控模块30连接,上行射频单元112用于将主控模块30送入的信

  号输出至天馈网络111,低噪声下行变频单元113用于将第一通信系统100对应的卫星发射

  具体地,第一通信系统100采用射频方式实现卫星1与地面站之间的数据通信。其

  中,卫星1可以为宽带通信卫星,天馈网络111用于实现信号的接收与发射。在本实施例中,

  以第一通信系统100为KU波段通信系统为例,信号的接收过程为:天馈网络111接收卫星1转

  发过来的KU波段信号,并将接收到的KU波段信号输入至低噪声下行变频单元(Low  Noise

  放大等处理后,转换为中高频波段的信号,输入至调制解调器114中,调制解调器114对接收

  到的中高频波段的信号进行解调后送入主控模块30进行处理。信号的发射过程为:调制解

  调器114接收主控模块30(或用户终端)发送过来的中高频波段的信号,并对接收到的中高

  射频单元112对输入的中高频波段的信号进行滤波、变频、放大等处理后输出KU波段信号至

  进一步地,图3为本实用新型实施例提供的一种天馈网络的结构示意图,参考图3,

  在上述技术方案的基础上,天馈网络111包括天线;馈源102分别与天线连接,正交模耦合

  器103的接收端通过发阻滤波器104与低噪声下行变频单元113连接,正交模耦合器103的发

  103用于在波导馈电网络实现双极化馈电,在信号接收过程中,天线转发过来的

  KU波段信号聚焦到馈源102中(具体聚焦到馈源102的波纹喇叭内),并通过正交模耦合器

  103将KU波段信号耦合到发阻滤波器104中,之后输入至低噪声下行变频单元113。在信号发

  射过程中,正交模耦合器103将其发射端由上行射频单元112输入的KU波段信号耦合进圆波

  导,并通过馈源102的纹波喇叭辐射出去。在本实施例中,正交模耦合器103的输入接收端和

  继续参考图2和图3,第一通信系统100还包括伺服子系统120,伺服子系统120包括

  控制子模块121、电机122、转台123、倾角仪124和定位单元125电机122与控制子模块121连

  具体地,伺服子系统120主要用于根据主控模块30和射频子系统110的反馈进行对

  星,其中,控制子模块121为伺服控制器。设备上电后,各个模块进行初始化,定位单元125获

  取卫星通信设备的位置信息,以及获取倾角仪124的角度信息,控制子模块121通过内部软

  件算法计算目标卫星(卫星1)方位的极化角度和俯仰角度,然后控制电机122驱动转台123

  将天线调整为计算角度,实现卫星通信设备的粗调对星。然后控制子模块121根据接收

  到调制解调器114的信噪比的实时反馈,在小范围内对天线的极化角度和俯仰角度进行

  细调,从而完成整个对星过程。其中,调制解调器114的信噪比可以根据控制子模块121内的

  载波接收机和信标接收机(图中未示出)接收到的低噪声下行变频单元113输出的信号进行

  在本实施例中,定位单元125为GPS/BD模块,用于获取卫星通信设备使用地的经纬

  当然,在其他实施例中,伺服子系统120还可以包括传感器,以获取各个子模块的

  可选地,图4为本实用新型实施例提供的一种第二通信系统的结构示意图,参考图

  1和图4,第二通信系统200包括卫星通信模块210和接口模块220;卫星通信模块210通过接

  进一步地,接口模块220包括电源子单元221,电源子单元221与主控模块30的电源

  输出端A5连接。卫星通信模块210包括射频收发器201和电源管理单元202,射频收发器201

  通过电源管理单元202与接口模块220连接。卫星通信模块210还包括GPS/BD定位模块,射频

  具体地,第二通信系统200为窄带卫星通信系统,卫星通信模块210用于实现卫星

  通信功能以及定位功能,接口模块220与卫星通信模块210连接,且接口模块220中集成了电

  源子单元221,接口模块220用于完成卫星通信模块210的供电、管理、卫星拨号、数据收发等

  在本实施例中,接口模块220采用NUC975系列处理器作为主控芯片,NUC970系列芯

  忆管理模块。最高支持到300MHz的频率,并且提供了丰富的外设接口,具有串口,USB快速

  接口模块220采用嵌入式linux操作系统,应用程序使用C语言编写开发,主要完成接口模块

  200与卫星通信模块210通过串口(如TTL串口)相连,初始上电后,使用PPP拨号功能进行卫

  射频收发器201可以为SM‑2700模块,该SM‑2700模块集成基带,RF收发器和电源管

  理单元202,配备发射机和接收机,收发工作频率为L波段,可以完成对卫星2的通信工作。

  可选地,图5为本实用新型实施例提供的一种电源模块的连接结构示意图,参考图

  1至图5,电源模块40包括主电源按键43、第一副电源按键44和第二副电源按键45,主电源按

  键43分别与主控模块30的电源端A3、第一副电源按键44和第二副电源按键45连接,主电源

  按键30用于将外部电源41电压分别通过主控模块30、第一副电源按键44和第二副电源按键

  具体地,外部电源41可以为110~220VAC电源,通过适配器42将外部电源41输出的

  电压转换为卫星通信设备所匹配的电压,如24VDC。主电源按键43为外部电源41与卫星通信

  设备之间电源主开关,第一副电源按键44和第二副电源按键45分别为主电源按键43与第一

  通信系统100之间的电源副开关。示例性地,第一副电源按键44可以用于控制外部电源41与

  第一通信系统100中的电机122、调制解调器114和信标机等之间的供电通路,第二副电源按

  第二通信系统200的供电由控制模块30控制,当主电源按键43闭合后,设备整体上

  电,用户通过人机交互模块50向主控模块30发送控制信号,主控模块10根据接收到的控制

  信号控制外部电源41向第二通信系统200供电。由此,用户可以根据实际应用场景,选择合

  在本实施例中,人机交互模块50基于嵌入式linux系统,使用C语言开发完成,负责

  系统设置、消息显示、状态显示、数据网口等交互功能。其对外的接口包括WIFI热点以及控

  制/业务两个RJ45网口。用户可以通过PC、手机等设备进行连接,通过浏览器访问人机交互

  界面。PC等设备还可以通过使用网线连接,保障在WIFI通信不稳定时,仍然可以正常操控设

  可选地,图6为本实用新型实施例提供的一种卫星通信设备的整体结构示意图,参

  考图1‑图6,该卫星通信设备采用模块集成的框架结构,重量较轻,可以实现单人背负。设备

  整体采用防水设计,保证设备能够在阴雨天气下正常使用。其中,抛物面结构天线中的天线,其下方连接有伺服驱动结构。卫星通信设备主体两侧设置有两个

  在本实施例中,第一通信系统100为宽带卫星通信系统,其工作频率为KU波段、KA

  波段或C波段。第二通信系统200为窄带卫星通信系统,例如,第二通信系统200可以为

  进一步地,图7为本实用新型实施例提供的一种卫星通信设备的电气结构示意图,

  参考图1至图7,以第一通信系统100为KU卫星通信系统,第二通信系统200为Thuraya通信系

  统为例进行说明。适配器42通过设置于卫星通信设备的外壳上的适配器接口421与主电源

  按键43连接,以将外部电源41与设备接通。根据实际需求选择不同的通信系统进行通信,当

  选择第一通信系统100进行通信时,闭合第一副电源按键44和第二副电源按键45,第一通信

  系统100的供电通路导通,伺服子系统120中的各个模块进行初始化,定位单元125获取卫星

  通信设备的位置信息,以及获取倾角仪124的角度信息,控制子模块121通过内部软件算法

  计算目标卫星(卫星1)方位的极化角度和俯仰角度,然后控制电机122(电机122通过电机驱

  动器128进行驱动)驱动转台123将天线调整为计算角度,实现卫星通信设备的粗准对

  星。然后控制子模块121根据接收到调制解调器114的信噪比的实时反馈,在小范围内对天

  在完成对星操作后,第一通信系统100的信号接收过程为:天馈网络111接收卫星1

  转发过来的KU波段信号,并将接收到的KU波段信号输入至低噪声下行变频单元113,低噪声

  下行变频单元113将KU波段信号经过滤波、变频和放大等处理后,转换为中高频波段的信

  号,输入至调制解调器114中,调制解调器114对接收到的中高频波段的信号进行解调后送

  入主控模块30进行处理。信号的发射过程为:调制解调器114接收主控模块30(或用户终端)

  发送过来的中高频波段的信号,并对接收到的中高频波段的信号进行解调后将其送入上行

  射频单元112中,上行射频单元112对输入的中高频波段的信号进行滤波、变频、放大等处理

  后输出KU波段信号至天馈网络111,天馈网络111将KU波段信号发射至卫星1。

  当选择第二通信系统200进行通信时,主控模块30控制卫星通信模块210得电,卫

  控制网口501和业务网口502为人机交互模块50的两个RJ45网口,以通过使用网线

  连接,保障在WIFI通信不稳定时,仍然可以正常操控设备。该卫星通信设备还包括交换机

  60,用于实现IP数据的接入,已完成用户与设备之间的信息交换,如实现音频、视频等数据

  在实际野外测试中,对比传统KU通信设备,本实用新型实施例提供的卫星通信设

  备中的KU宽带通信系统(第一通信系统)可以实现传统KU通信设备的所有功能,可以进行稳