衛(wèi)星天線終端控制器設(shè)計

鄧為東 李敬一 王會彬 張洪才（北京航天光華電子技術(shù)有限公司，北京 100854）

衛(wèi)星天線終端控制器設(shè)計

鄧為東 李敬一 王會彬 張洪才
（北京航天光華電子技術(shù)有限公司，北京 100854）

衛(wèi)星天線終端控制器是為動中通天線系統(tǒng)設(shè)計的一款室內(nèi)控制單元。動中通天線系統(tǒng)主要由室外單元（ODU）和室內(nèi)單元（IDU）兩大部分組成；其中，室外單元主要是衛(wèi)星天線系統(tǒng)，安裝在車頂用于在運動中跟蹤衛(wèi)星信號，室內(nèi)單元主要由電源系統(tǒng)、天線終端控制器、手持終端、PC機(jī)及MODEM等組成。天線終端控制器是室內(nèi)單元的核心部分，主要負(fù)責(zé)與天線系統(tǒng)、手持終端系統(tǒng)、PC機(jī)及MODEM進(jìn)行指令數(shù)據(jù)信息交換，以實現(xiàn)動中通天線系統(tǒng)的系統(tǒng)配置、指令控制及系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測等功能。

動中通，終端控制器，監(jiān)控，信息交互

衛(wèi)星天線終端控制器是針對動中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)集成中的天線產(chǎn)品而設(shè)計的一款天線控制器，主要用于衛(wèi)星天線控制、供電、監(jiān)控等，是衛(wèi)星天線系統(tǒng)集成中的重要部件之一。

1 系統(tǒng)組成及功能

1.1 系統(tǒng)組成

衛(wèi)星天線終端控制器的系統(tǒng)組成如圖1所示。

1.2 系統(tǒng)功能

圖1 系統(tǒng)組成框圖

衛(wèi)星天線終端控制器的主要功能要求如下：

1.2.1 天線電源系統(tǒng)管理

該項功能主要實現(xiàn)給衛(wèi)星天線系統(tǒng)供電及控制其電源的通斷；能夠?qū)崟r監(jiān)測衛(wèi)星天線供電電源的電壓及電流。

1.2.2 人機(jī)交互功能

該項功能可啟動和停止天線系統(tǒng)工作；通過按鍵和LCD能夠?qū)πl(wèi)星進(jìn)行選擇；能夠?qū)πl(wèi)星參數(shù)（經(jīng)度、緯度、極化方式）進(jìn)行設(shè)置；能夠?qū)π艠?biāo)機(jī)頻率進(jìn)行設(shè)置；能夠?qū)Πl(fā)射頻率進(jìn)行設(shè)置；具備自動對星功能。

1.2.3 數(shù)據(jù)交互處理信息系統(tǒng)

該系統(tǒng)能夠與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；能夠與衛(wèi)星天線系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；能夠與手持終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；能夠與MODEM（570L）進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；具備數(shù)據(jù)保持?jǐn)嚯姳４婀δ?，能夠記錄一定的配置信息?/p>

1.2.4 射頻信號管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)具備射頻信號接收接口；能夠給TUNE、信號接收機(jī)及MODEM（570L）提供射頻輸入接口；從機(jī)控制板能夠解碼衛(wèi)星信號的TS流。

2 系統(tǒng)工作原理

2.1 電源系統(tǒng)原理

終端控制器的電源系統(tǒng)分配圖如圖2所示，輸入電源為24V，主要用于主機(jī)控制板、從機(jī)控制板、串口服務(wù)器及天線系統(tǒng)供電；通過兩路直流/直流（DC/DC）模塊產(chǎn)生數(shù)字和模擬兩路隔離的電源，采用繼電器控制衛(wèi)星天線電源系統(tǒng)的通斷，系統(tǒng)設(shè)計有電壓電流傳感器，能夠?qū)崟r監(jiān)測衛(wèi)星天線供電系統(tǒng)的電流。

圖2 終端控制器電源系統(tǒng)分配圖

2.2 數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)原理

終端控制器可以通過液晶顯示面板和操作按鍵完成對衛(wèi)星參數(shù)的設(shè)置，可以采用串口與上位機(jī)進(jìn)行通信，通過上位機(jī)軟件進(jìn)行衛(wèi)星參數(shù)設(shè)置；可以通過無線Wi-Fi模塊與手持終端進(jìn)行通信，通過手機(jī)終端的軟件界面進(jìn)行衛(wèi)星參數(shù)設(shè)置；可以通過串口服務(wù)器通過TCP/IP協(xié)議與MODEM（570L）進(jìn)行通信。

3 系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)

3.1 電源保護(hù)及監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

衛(wèi)星天線終端控制器系統(tǒng)要求電源設(shè)計具有防反接、浪涌、過壓、過流等保護(hù)功能，能夠?qū)崟r監(jiān)測天線供電電源的電壓和電流，顯示電源的工作狀態(tài)；系統(tǒng)設(shè)計有防反接二極管、瞬態(tài)電壓抑制二極管、熔斷絲及電源監(jiān)控芯片，以實現(xiàn)防反接、浪涌、過流及過壓等保護(hù)功能，同時采用電流傳感器完成天線供電電源電流的實時監(jiān)測，設(shè)計雙色LED，當(dāng)電源正常工作時為綠色，過流出現(xiàn)異常時為紅色。

系統(tǒng)的電源保護(hù)電路如圖3所示，在電路的前端設(shè)計整流二極管10A1，進(jìn)行電源反接保護(hù)，采用TVS管實現(xiàn)電路的防浪涌保護(hù)；采用專用芯片LT4363-2對電源的欠壓、過壓及過流狀態(tài)進(jìn)行保護(hù)。

圖3 電源保護(hù)電路設(shè)計

3.2 通信接口設(shè)計

衛(wèi)星天線終端控制器需要通過RS232接口與衛(wèi)星天線系統(tǒng)、PC機(jī)進(jìn)行通信，因此，設(shè)計了RS232接口電路，同時設(shè)計了接口電路的過流、過壓和靜電保護(hù)電路，如圖4所示。

圖4 通信電路設(shè)計

3.3 無線Wi-Fi電路設(shè)計

衛(wèi)星天線終端控制器需配備Wi-Fi模塊，以實現(xiàn)與手持終端的無線通信功能。通過調(diào)研，選用ZK3000作為無線Wi-Fi模塊，其特性如下：

（1）可以在設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)之間充當(dāng)一個加密網(wǎng)關(guān)；

（2）可以建立SSL3/TLS1加密Socket；

（3）提供WEP、WPA和WPA2無線局域網(wǎng)加密功能；

（4）支持多種認(rèn)證，以及客戶端和服務(wù)器雙重認(rèn)證；

（5）FTPS和HTTPS客戶端（基于SSL3）；

（6）包含硬件計數(shù)器AES、3DES和SHA硬件加速；

（7）具有多達(dá)10個主動的TCP/UDP socket和2個偵聽socket HTTP客戶端。

具體電路設(shè)計如圖5所示。

圖5 無線Wi-Fi通信電路設(shè)計

D-GND

3.4 人機(jī)交互面板設(shè)計

如圖6所示，該衛(wèi)星天線終端控制器的人機(jī)界面采用貼膜設(shè)計，主要由以下兩個部分組成：

3.4.1 顯示部分

（1）衛(wèi)星天線電源狀態(tài)顯示——ANENNA STATUS

ANTENA STAUS設(shè)計為紅綠雙色LED顯示，正常時顯示綠色，過流時顯示為紅色。

（2）衛(wèi)星狀態(tài)顯示——SATELLITE STATUS

SATELLITE STATUS設(shè)計為紅綠雙色顯示，衛(wèi)星鎖定時為綠色，沒有鎖定時為紅色。

（3）終端控制器工作正常顯示——RUN STATUS RUN STATUS正常工作時以1Hz頻率閃爍。

（4）LCD顯示部分

LCD顯示采用字符型顯示兩行的OLED模塊作為顯示模塊，其特點是體積小，采用I2C接口，硬件簡單，無需背光，能夠滿足顯示內(nèi)容需求。

3.4.2 按鍵操作部分

按鍵操作部分采用貼膜設(shè)計，具體包括終端控制器系統(tǒng)電源開關(guān)——CONTROL POWER、天線系統(tǒng)電源控制開關(guān)——ANTENA POWER，以及液晶操作按鍵，還可在本地遠(yuǎn)程控制模式下選擇按鍵。按鍵主要由“上”、“下”、“左”、“右”、“確定”及“返回”組成，“左”、“右”主要用來選擇需要設(shè)置的項目，“上”、“下”主要用來設(shè)置數(shù)字變量，“確定”鍵用來確定最后的設(shè)置，“返回”鍵用來返回上一級菜單。

圖6 人機(jī)交互面板

4 結(jié)束語

綜上所述，本文設(shè)計的衛(wèi)星天線終端控制器具有衛(wèi)星天線參數(shù)讀取設(shè)置功能，實現(xiàn)了對衛(wèi)星天線的供電、控制、狀態(tài)信息監(jiān)測等功能。

1 蒲凌凱. 海事衛(wèi)星天線控制器檢測軟件的設(shè)計與實現(xiàn)［D］. 大連海事大學(xué)， 2008

2 顧曉強(qiáng). 一種新型的車載式衛(wèi)星通信地球站［D］. 南京郵電大學(xué)， 2007

Design of Terminal Controller for Satellite Antenna

Deng Weidong Li Jingyi Wang Huibin Zhang Hongcai
（Beijing Aerospace GuangHua Corporation， Beijing 100854）

Satellite antenna terminal controller is an indoor control unit designed for the mobile antenna system. The mobile antenna system consists of two parts， the outdoor unit （ODU） and the indoor unit （IDU）. The satellite antenna system is one of the most important parts in the outdoor unit， which is used to track the satellite signal on the roof. The indoor unit consists of power supply system， antenna terminal controller， handheld terminal， PC and MODEM， and the antenna terminal controller is the key part of the indoor unit， which is mainly used for the data exchange between antenna system， handheld terminal system， PC and MODEM.

Satellite antenna， Terminal controller， Monitor， Data exchange

1009-8119（2016）06（1）-0060-03