衛星天線終端控制器設計

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

衛星天線終端控制器設計

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

衛星天線終端控制器是為動中通天線系統設計的一款室內控制單元。動中通天線系統主要由室外單元（ODU）和室內單元（IDU）兩大部分組成；其中，室外單元主要是衛星天線系統，安裝在車頂用于在運動中跟蹤衛星信號，室內單元主要由電源系統、天線終端控制器、手持終端、PC機及MODEM等組成。天線終端控制器是室內單元的核心部分，主要負責與天線系統、手持終端系統、PC機及MODEM進行指令數據信息交換，以實現動中通天線系統的系統配置、指令控制及系統狀態監測等功能。

動中通，終端控制器，監控，信息交互

衛星天線終端控制器是針對動中通衛星天線系統集成中的天線產品而設計的一款天線控制器，主要用于衛星天線控制、供電、監控等，是衛星天線系統集成中的重要部件之一。

1 系統組成及功能

1.1 系統組成

衛星天線終端控制器的系統組成如圖1所示。

1.2 系統功能

圖1 系統組成框圖

衛星天線終端控制器的主要功能要求如下：

1.2.1 天線電源系統管理

該項功能主要實現給衛星天線系統供電及控制其電源的通斷；能夠實時監測衛星天線供電電源的電壓及電流。

1.2.2 人機交互功能

該項功能可啟動和停止天線系統工作；通過按鍵和LCD能夠對衛星進行選擇；能夠對衛星參數（經度、緯度、極化方式）進行設置；能夠對信標機頻率進行設置；能夠對發射頻率進行設置；具備自動對星功能。

1.2.3 數據交互處理信息系統

該系統能夠與PC機進行數據交互；能夠與衛星天線系統進行數據交互；能夠與手持終端進行數據交互；能夠與MODEM（570L）進行數據交互；具備數據保持斷電保存功能，能夠記錄一定的配置信息。

1.2.4 射頻信號管理系統

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

2 系統工作原理

2.1 電源系統原理

終端控制器的電源系統分配圖如圖2所示，輸入電源為24V，主要用于主機控制板、從機控制板、串口服務器及天線系統供電；通過兩路直流/直流（DC/DC）模塊產生數字和模擬兩路隔離的電源，采用繼電器控制衛星天線電源系統的通斷，系統設計有電壓電流傳感器，能夠實時監測衛星天線供電系統的電流。

圖2 終端控制器電源系統分配圖

2.2 數據交互系統原理

終端控制器可以通過液晶顯示面板和操作按鍵完成對衛星參數的設置，可以采用串口與上位機進行通信，通過上位機軟件進行衛星參數設置；可以通過無線Wi-Fi模塊與手持終端進行通信，通過手機終端的軟件界面進行衛星參數設置；可以通過串口服務器通過TCP/IP協議與MODEM（570L）進行通信。

3 系統設計實現

3.1 電源保護及監測系統設計

衛星天線終端控制器系統要求電源設計具有防反接、浪涌、過壓、過流等保護功能，能夠實時監測天線供電電源的電壓和電流，顯示電源的工作狀態；系統設計有防反接二極管、瞬態電壓抑制二極管、熔斷絲及電源監控芯片，以實現防反接、浪涌、過流及過壓等保護功能，同時采用電流傳感器完成天線供電電源電流的實時監測，設計雙色LED，當電源正常工作時為綠色，過流出現異常時為紅色。

系統的電源保護電路如圖3所示，在電路的前端設計整流二極管10A1，進行電源反接保護，采用TVS管實現電路的防浪涌保護；采用專用芯片LT4363-2對電源的欠壓、過壓及過流狀態進行保護。

圖3 電源保護電路設計

3.2 通信接口設計

衛星天線終端控制器需要通過RS232接口與衛星天線系統、PC機進行通信，因此，設計了RS232接口電路，同時設計了接口電路的過流、過壓和靜電保護電路，如圖4所示。

圖4 通信電路設計

3.3 無線Wi-Fi電路設計

衛星天線終端控制器需配備Wi-Fi模塊，以實現與手持終端的無線通信功能。通過調研，選用ZK3000作為無線Wi-Fi模塊，其特性如下：

（1）可以在設備和網絡之間充當一個加密網關；

（2）可以建立SSL3/TLS1加密Socket；

（3）提供WEP、WPA和WPA2無線局域網加密功能；

（4）支持多種認證，以及客戶端和服務器雙重認證；

（5）FTPS和HTTPS客戶端（基于SSL3）；

（6）包含硬件計數器AES、3DES和SHA硬件加速；

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

具體電路設計如圖5所示。

圖5 無線Wi-Fi通信電路設計

D-GND

3.4 人機交互面板設計

如圖6所示，該衛星天線終端控制器的人機界面采用貼膜設計，主要由以下兩個部分組成：

3.4.1 顯示部分

（1）衛星天線電源狀態顯示——ANENNA STATUS

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

（2）衛星狀態顯示——SATELLITE STATUS

SATELLITE STATUS設計為紅綠雙色顯示，衛星鎖定時為綠色，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，能夠滿足顯示內容需求。

3.4.2 按鍵操作部分

按鍵操作部分采用貼膜設計，具體包括終端控制器系統電源開關——CONTROL POWER、天線系統電源控制開關——ANTENA POWER，以及液晶操作按鍵，還可在本地遠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置的項目，“上”、“下”主要用來設置數字變量，“確定”鍵用來確定最后的設置，“返回”鍵用來返回上一級菜單。

圖6 人機交互面板

4 結束語

綜上所述，本文設計的衛星天線終端控制器具有衛星天線參數讀取設置功能，實現了對衛星天線的供電、控制、狀態信息監測等功能。

1 蒲凌凱. 海事衛星天線控制器檢測軟件的設計與實現［D］. 大連海事大學， 2008

2 顧曉強. 一種新型的車載式衛星通信地球站［D］. 南京郵電大學， 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