一種可攜式彩色頻譜數字尋星儀的製作方法

2023-12-11 16:10:42 1

專利名稱：一種可攜式彩色頻譜數字尋星儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及衛星信號測量技術，尤指 一種可攜式彩色頻譜數字尋星儀。
背景技術：
目前，現有的衛星信號測量裝置沒有提供獨立的電源供電，在測量衛星 信號之前，必須串聯在衛星天線與接收機之間，而且主要是通過測量模擬信 號場強的強度值的大小作為尋找衛星的依據，不能準確對衛星進行定位。現 有的衛星信號測量裝置必須將電源引至衛星天線處，給用戶的使用與操作帶 來了極大的不便。
當前，在衛星信號傳輸中，絕大部分傳輸均採用數位訊號，所以現有的 通過測量模擬信號來尋找衛星的衛星信號測量裝置已經不符合當前應用的 要求了。

實用新型內容
有鑑於此，本實用新型的主要目的在於提供一種可攜式彩色頻譜數字尋 星儀，能夠準確對衛星進行定位。
為達到上述目的，本實用新型的技術方案具體是這樣實現的 信號獲取單元(101)，所述信號獲取單元(101 )包括從CPU和鍵盤陣列 J4,信號獲取單元(101)由從CPU控制，通過鍵盤陣列輸入需要尋找的衛 星標識，從CPU通過時鐘控制線和數據控制線與主控單元(100)的主CPU 相連接，並通過數據控制線將獲得的衛星標識發送給主控單元(100)的主 CPU;
接口單元(104),通過通信接口晶片從外部下載存有衛星參數的衛星頻帶表，並在主控單元(100)的控制下通過通信接口晶片的通信接口發送給主
控單元(100 )的主CPU，並通過主CPU的I2C總線存儲到存儲單元(103 )
中；
主控單元(100),接收來自信號獲取單元(101)的數據控制線的衛星標
識，根據該衛星標識查找所述衛星頻道表，獲取與該衛星標識對應的衛星參數，
並將獲得的衛星參數發送給衛星信號接收單元(102);
衛星信號接收單元(102),接收並存儲來自主控單元(100)的衛星參數； 在主控單元(100)的控制下，接收來自衛星的數位訊號，並將接收到的來自衛 星的數位訊號發送給顯示單元(105)顯示、或者繼續接收衛星信號；
顯示單元(105)，在主控單元(100)的控制下在TFT液晶上顯示人機接 口界面，以及播放視頻；
供電單元(106),包括高頻頭直流13伏特DC13V、 DC18V供電電路， 以及系統供電電路；其中，高頻頭DC13V、 DC18V供電電路的電壓轉換芯 片輸入為DC24V,在主控單元(100)的主CPU的控制下，輸出DC13V、 或者DC18V電壓，為衛星信號接收單元(102)供電；系統供電電路輸入為 DC9 V,通過集成變壓晶片變換為+5V和+3.3 V輸出給可攜式彩色頻譜數字 尋星儀的需電晶片。
解碼單元(107)，用於完成對衛星輸入信號的解調，輸出給TFT液晶AV 信號，輸出給音頻部分節目伴音。
所述信號獲取單元(101)進一步包括通過所述鍵盤陣列輸入數字尋 星儀所在地的經綿度，並通過所述數據控制線發送給主控單元(100)的主 CPU;
主控單it ( 100)進一步包括接收來自信號獲取單元(101 )的經糹韋度 信息，根據預設算法獲取衛星天線參數，並將所述衛星天線參數通過所述 LCD並行數據總線發送給顯示單元(105)顯示。
所述顯示單元(105)進一步包括通過指示條的長度顯示所述接收到 的衛星信號場強強度的強弱，指示條越長，所述衛星信號場強強度越高，誤碼率越小；實時顯示衛星信號的頻i普，實時播放衛星節目。
所述顯示單元(105)根據所述接收到的衛星的數位訊號的比特誤碼率的
數值大小，判斷當前接收到的衛星的數位訊號的精確度，若誤碼率的數值越小，
則信號場強強度越大，衛星信號越好；否則，需要進一步對衛星天線進行微 調，以獲取更好的誤碼率。
所述解碼單元(107)進一步包括在衛星鎖定後，解碼單元將高頻頭 輸出的碼流解調成AV信號輸出給顯示單元(1 0 5 )進行播放，解調出的 伴音輸出給音頻單元，進行伴音播放。
所述可攜式彩色頻譜數字尋星儀還包括
音頻單元，由U6及電阻和電容組成，U6為MC34119晶片，在所述主 控單元(100)的控制下，主控單元(100)的主CPU的管腳40與U6的管 腳1相連接，並在主控單元(100)的控制下提供各種聲音；用於表示所述 衛星信號場強強度的強弱，若頻率越高，表明衛星信號場強強度越高。經過 解碼單元解碼後，節目伴音通過U6輸出給喇叭，進行伴音播放。
所述衛星信號接收單元(102)為數字廣播衛星通信高頻頭；所述數字 廣播衛星通信高頻頭為F7HZ0194型號的高頻頭。
所述主CPU為L P C 2 1 3 4系列單片機；
所述從CPU為51系列單片機；
所述高頻頭DC13V、 DC18V供電電路中的電壓轉換晶片為LNBP10 (系 列)晶片；
所述集成變壓晶片為LM2 7 17。 所述衛星標識為通過外設鍵盤輸入的字母或數字符號； 所述衛星標識為衛星名稱。
由上述技術方案可見，本實用新型為可攜式尋星儀，且自身帶有供電單 元，為用戶的使用與操作帶來了極大的方便。
本實用新型的數字尋星儀預設了大量的衛星頻道表供用戶來使用，用戶 只要選擇衛星名稱就可以進入對衛星信號的測量，免去了很多查找衛星頻道表的前期工作。
本實用新型的數字尋星儀提供根據本地經綿度獲取衛星天線參數如仰 角、方位角、極化角等，使用戶很方便地實現了對衛星天線位置的初步定位， 提高了尋星速度。
本實,用新型的數字尋星儀可以實時掃描衛星頻譜，在調星過程中根據頻 譜幅度值大小變化調整衛星天線，幅度值越大越接近正確方向，反之偏離正確 方向。此種方法比傳統方法更加直觀，調星更加方便。
本實用新型的數字尋星儀可以根據實際測量衛星頻譜判斷是否鎖定。首 先調出所選衛星的頻譜，然後根據測量到的頻譜是否與預存的頻譜一致來判斷 是否鎖定。調星過程中當測量到的頻譜與預存頻譜逐漸接近相同時，說明正在 逐漸對準衛星。
本實用新型的數字尋星儀可以在鎖定衛星後，實時播放衛星免費節目以 及其伴音。


圖1是本實用新型數字尋星儀的組成框圖2是本實用新型主控單元與顯示單元的電路圖3是本實用新型信號獲取單元的電路圖4是本實用新型存儲單元電路圖5是本實用新型接口單元電路圖6是本實用新型高頻頭DC13V、 DC18V供電電路；
圖7a ， 7 b是本實用新型系統供電電路圖。
圖8是本實用新型系統解碼電路圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖 並舉4交佳實施例，對本實用新型進 一 步詳細說明。圖l是本實用新型數字尋星儀的組成框圖，如圖1所示，包括 信號獲取單元101,用於從外部獲取需要尋找的衛星標識，並將該衛星 標識發送給主控單元100。所述衛星標識可以是通過外設鍵盤輸入的字母或 數字符號等，如衛星名稱；或者從外部獲取數字尋星儀所在地的經綿度，比 如通過外設4建盤輸入；
主控單元100,用於對數字尋星儀中各組成單元進行控制，協調各單元 之間的工作。主控單元100接收來自信號獲取單元101的衛星標識，根據該 衛星標識查找存儲在存儲單元103中的衛星頻道表，獲取與該衛星標識對應 的衛星參數如尋星頻率、下行頻率、符碼率、高頻頭供電的電壓、衛星方位 經度等，並將獲得的衛星參數發送給衛星信號接收單元102;接收來自信號 獲取單元101的經綿度信息，根據預設算法計算出衛星天線的三個重要參 數，即方位角、仰角和極化角，並將衛星天線參數通過顯示單元105顯示。
這裡，通過經緯度計算衛星天線參數的方法屬於本領域技術人員公知技 術，這裡不再贅述，這裡強調的是，本實用新型在尋星前，不用再通過額外 的設備計算衛星參數，方便地對衛星天線位置的初步定位，提高了尋星速度。
衛星信號接收單元102，用於完成接收衛星天線信號，鎖頻和解碼。具 體包括接收並存儲來自主控單元IOO的衛星參數；在主控單元100的控制 下，接收來自衛星的數位訊號，解碼後判斷接收到的來自衛星的數位訊號是 否與存儲的當前需要尋找的衛星的衛星參數一致，若一致，則鎖定該衛星的 數位訊號，並在主控單元IOO的控制下，將接收到的來自衛星的數位訊號發 送給顯示單元105顯示；若不一致，則調整接收衛星天線，衛星信號接收單 元102繼續接收衛星信號。所述衛星信號接收單元102可以通過數字廣播衛 星通信高頻頭來實現，比如F7HZ0194型號的高頻頭等。
進一步地，在鎖定衛星的數位訊號後，衛星信號接收單元102還可以通 過對衛星的數位訊號中的誤碼率(BER, Bit Error Rate )的大小，判斷當前 接收到的衛星的數位訊號精確度，若誤碼率的數值越小，則信號場強強度越 大，衛星信號越好；否則，需要進一步對衛星天線進行微調比如改變數字尋星儀的天線的方向等，以獲取更好的誤碼率。為了獲得誤碼率，可以通過顯 示如指示條的長度來判斷衛星信號場強強度最大的位置，在使用人員改變數 字尋星儀的天線的方向時，觀察指示條，若指示條越長，表明衛星信號場強 強度越高。進一步地，可以增加音頻單元，用於表示衛星信號場強強度的強 弱，若頻率越高，表明衛星信號場強強度越高。比如揚聲器的頻率越高，表 明衛星信號場強強度越高。這樣，使用人員可以非常方便、形象地獲得衛星 信號場強強度最好的衛星天線位置。
顯示單元105,在主控單元IOO的控制下顯示衛星天線參數、來自衛星 的數位訊號，衛星信號的頻譜，以及播放衛星節目。
通過顯示的衛星天線參數，數字尋星儀的使用人員可以非常容易地完成 對衛星天線位置的初步定位，提高尋星速度。
供電單元106，用於完成對數字尋星儀的開關機以及各組成單元的穩壓 供電，特別地，:提供衛星天線所需工作電壓如13V、 18V直流電壓，以及22KHz 控制信號等。
接口單元104，用於從外部下載用於存儲衛星參數的衛星頻帶表，並在 主控單元100的控制下存儲到存儲單元103中。接口單元104可以通過USB 接口、串口等實現，這裡不作限制，強調的是提供一接口從PC機等外部設 備中獲取衛星頻道表，以保證數字衛星尋星儀存儲的數據和衛星頻道參數數 據一致。
圖2是本實用新型主控單元與顯示單元的電路圖，主控單元100由主 CPU (Ul)控制，Ul可以採用NX P公司的L P C 2 1 3 4系列單片機， 通過T F T並行數據總線D0 D7 (管腳13~20)、地址總線A 0 - A 5 (管 腳7~12)，設置顯示內容、地址以及顏色；主控單元100通過C S -M-V (管腳4 )切換顯示模式(視頻播放，尋星模式)。
圖3是本實用新型信號獲取單元101電路圖，用於從外部獲取需要尋找 的衛星標識，並將該衛星標識發送給主控單元100。信號獲取單元101由從 CPU ( U3 )控制，其中U3可以採用51系列單片機，U3的管腳3和管腳6分別與主CPU的時鐘KEY—CLK以及數據KEY—DATA控制線相連接，通 過時鐘KEY—CLK控制線，與主CPU保持時鐘同步，通過數據KEY—DAT A 控制線與主CPU交互信息。所述衛星標識可以是通過外設鍵盤輸入的字母 或數字符號等，如衛星名稱。J4為一鍵盤陣列，通過該鍵盤陣列可實現外部 信號的輸入。
圖4是本實用新型存儲單元電路圖，主控單元100通過I2C總線與存儲 單元103進行通信，存儲單元103中存儲系統參數，衛星參數，測量結果等。
圖5是本實用新型接口單元電路圖，接口單元104可以包括U7， U7為 通信接口晶片，用於連接本實用新型數字尋星儀與計算機，作為衛星參數更 新的接口。 U7可以是RS232、 RS422等接口晶片，具體實現屬於現有技術。 接口單元104還可以包括音頻單元U6, U6可以是現有MC34119晶片，主 控單元100中Ul的管腳40與U6的管腳1相連接，並在主控單元100的控 制下提供各種聲音以及衛星節目伴音。
圖6是本實用新型高頻頭直流13伏特(DC13V)、 DC18V供電電3各， 不同的高頻頭如KU波段和C波段需要不同的供電電壓，U9為電壓轉換芯 片，可以採用現有LNBP10晶片。U9的輸入(管腳1和管腳2 )為DC24V, 在管腳4、 5、 7、 9的控制下，輸出DC13V、或者DC18V電壓，具體控制 可參見晶片資料，這裡不再贅述。主控單元100的管腳44、 45、 46、 53分 別與U9的管腳4、 5、 7、 9相連接，調整高頻頭供電單元提供DC]3V、或 者DC18V電壓，以為KU波段或C波4殳供電。
圖7a， 7 b是本實用新型系統供電電路圖，夕卜接DC9V,通過LM2717 可以得到5V、 3.3V，為系統提供+5V,如圖中的VCC,和+3.3V如圖中的 3V3。
圖8是本實用新型系統解碼電路圖，C T212為主控解碼晶片，EN29 f40為r om用於固化程序。解碼電路將由高頻頭輸出的衛星碼流信號解 調成A v輸出給105單元顯示，解調出伴音給音頻單元播放。
在完成尋找衛星後，使用人員可以通過顯示的來自衛星的數位訊號決定是否需要存儲當前尋找到的衛星信號。
除此之外，本實用新型數字尋星儀電池電量很大，待機時間長，體積較小。
本實用新型數字尋星儀提供彩色圖形化用戶界面，易操作性強，用戶還 可以利用數字尋星儀配套軟體輕鬆更改已存儲的衛星頻道表數據，以及用戶 所在地的經綿度。
在數字尋星儀所存儲的衛星頻道表中，若不存在當所需尋找的衛星名 稱、或存儲的衛星參數發生變化時，用戶可使用數字尋星儀配套軟體，手工 輸入所要尋找衛星的其中一個頻道的參數，如本振頻率，下行頻率，符碼率， 高頻頭供電電壓，衛星方位經度等等。
以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，並非用於限定本實用新 型的保護範圍。
權利要求1. 一種可攜式頻譜數字尋星儀，其特徵在於，主要功能是衛星位置尋找，在安裝衛星天線時提供準確的衛星位置。該可攜式頻譜數字尋星儀包括信號獲取單元(101)，所述信號獲取單元(101)包括從CPU和鍵盤陣列J4，信號獲取單元(101)由從CPU控制，通過鍵盤陣列輸入需要尋找的衛星標識，從CPU通過時鐘控制線和數據控制線與主控單元(100)的主CPU相連接，並通過數據控制線將獲得的衛星標識發送給主控單元(100)的主CPU；接口單元(104)，通過通信接口晶片從外部下載存有衛星參數的衛星頻帶表，並在主控單元(100)的控制下通過通信接口晶片的通信接口發送給主控單元(100)的主CPU，並通過主CPU的I2C總線存儲到存儲單元(103)中；同時當鎖定衛星後，接口單元(104)還可以將碼流傳輸到P C(USB2.0規範)，通過專用軟體實時播放免費衛星節目。存儲單元(103)，存儲衛星參數信息以及系統參數信息；同時預存衛星頻譜，在頻譜尋星時可以調出數據進行對比尋星。主控單元(100)，接收來自信號獲取單元(101)的數據控制線的衛星標識，根據該衛星標識查找所述衛星頻道表，獲取與該衛星標識對應的衛星參數，並將獲得的衛星參數發送給衛星信號接收單元(102)；衛星信號接收單元(102)，接收並存儲來自主控單元(100)的衛星參數；在主控單元(100)的控制下，接收來自衛星的數位訊號，並將接收到的來自衛星的數位訊號發送給顯示單元(105)顯示、或者繼續接收衛星信號；顯示單元(105)，在主控單元(100)的控制下在TFT液晶上顯示人機接口界面，以及播放視頻；供電單元(106)，包括高頻頭直流13伏特DC13V、DC18V供電電路，以及系統供電電路；其中，高頻頭DC13V、DC18V供電電路的電壓轉換晶片輸入為DC24V，在主控單元(100)的主CPU的控制下，輸出DC13V、或者DC18V電壓，為衛星信號接收單元(102)供電；系統供電電路輸入為DC9V，通過集成變壓晶片變換為+5V和+3.3V輸出給可攜式頻譜數字尋星儀的需電晶片。解碼單元(107)，用於完成對衛星輸入信號的解調，輸出給TFT液晶AV信號，輸出給音頻部分節目伴音。
2. 根據權利要求1所述的可攜式頻譜數字尋星儀，其特徵在於，所述信 號獲取單元(101 )進一步包括通過所迷鍵盤陣列輸入數字尋星儀所在地的經 緯度，並通過所述數據控制線發送給主控單元(100)的主CPU;
3. 根據權利要求1所述的可攜式頻語數字尋星儀，其特徵在於，主控單 元(100)進一步包括接收來自信號獲取單元(101)的經絆度信息，根據預 設算法獲取衛星天線參數，並將所述衛星天線參數通過所述LCD並行數據總線 發送給顯示單元(105 )顯示。
4. 根據權利要求1所述的可攜式頻譜數字尋星儀，所述衛星信號接收單 元(102)進一步包括根據所述接收到的衛星的數位訊號的比特誤碼率的數值 大小，判斷當前接收到的衛星的數位訊號的精確度，若誤碼率的數值越小，則 信號場強強度越大，衛星信號越好；否則，需要進一步對衛星天線進行微調， 以獲取更好的誤碼率。所述衛星信號接收單元(102)為數字廣播衛星通信高頻 頭；所述數字廣播衛星通信高頻頭為F7HZ0194型號的高頻頭。
5.根據權利要求1所述的可攜式頻譜數字尋星儀，其特徵在於，所述顯示 單元(105 )進一步包括通過指示條的長度顯示所述接收到的衛星信號場強強 度的強弱，指示條越長，所述衛星信號場強強度越高，誤碼率越小；實時顯示 衛星信號的頻譜，實時播放衛星節目。
6. 根據權利要求1所述的可攜式頻譜數字尋星儀，其特徵在於，所述 解碼單元(107)進一步包括在衛星鎖定後，解碼單元將高頻頭輸出的碼 流解調成AV信號輸出給顯示單元(1 0 5 )進行播放，解調出的伴音輸出 給音頻單元，進行伴音播放。
7. 根據權利要求3所述的可攜式頻譜數字尋星儀，其特徵在於，所述可攜式頻謙數字尋星儀還包括音頻單元，由U6及電阻和電容組成，U6為MC34119晶片，在所述主控 單元(100)的控制下，主控單元(100)的主CPU的管腳40與U6的管腳1 相連接，並在主控單元(100)的控制下提供各種聲音；用於表示所述衛星信 號場強強度的強弱，若頻率越高，表明衛星信號場強強度越高。經過解碼單元 解碼後，節目伴音通過U 6輸出給喇叭，進行伴音播放。
8. 根據權利要求l所述的可攜式頻鐠數字尋星儀，其特徵在於 所述主CPU為L P C 2 1 3 4系列單片機； 所述從CPU為51系列單片機；所述高頻頭DC13V、 DC18V供電電路中的電壓轉換晶片為LNBP10 (系 列)晶片；所述集成變壓晶片為LM2 7 17。
9. 根據權利要求1所述的可攜式頻鐠數字尋星儀，其特徵在於，實時掃描 衛星頻傳，在調星過程中根據頻譜幅度值大小變化調整衛星天線，幅度值越大 越接近正確方向，反之偏離正確方向。此種方法比傳統方法更加直觀，調星更 加方<更。
10. 根據權利要求1所述的可攜式頻譜數字尋星儀，其特徵在於，根據實 際測量衛星頻語判斷是否鎖定。其工作原理是，每個衛星的頻譜不同，根據測 量到的頻鐠判斷是否與預存的頻譜一致來判斷是否鎖定。尋星時先由存儲單元 調出預存的衛星頻譜，在調整衛星天線時，當前測量到的頻譜與預存頻譜進行 對比，當兩組頻語逐漸接近相同時，說明衛星天線正在逐漸對準衛星；同時系 統對數位訊號進行鎖定判斷，當數字衛星信號鎖定時，顯示找到所需數字衛星。
專利摘要本實用新型公開了一種可攜式彩色頻譜數字尋星儀，其主要功能是衛星位置尋找，在安裝衛星天線時提供準確的衛星位置。本實用新型為可攜式尋星儀，且自身帶有供電單元，為用戶的使用與操作帶來了極大的方便。本實用新型的數字尋星儀預設了大量的衛星頻道表供用戶來使用，用戶只要選擇衛星名稱就可以進入對衛星信號的測量，免去了很多查找衛星頻道表的前期工作。本實用新型的數字尋星儀還提供根據本地經緯度獲取衛星天線參數，使用戶很方便地實現了對衛星天線位置的初步定位，提高了尋星速度，並可以隨時從儀器網站下載最新的衛星頻道數據，以保證儀器存儲數據和衛星頻道參數數據一致。
文檔編號H04B7/185GK201266936SQ20072009701
公開日2009年7月1日 申請日期2007年8月8日 優先權日2007年8月8日
發明者呂海龍 申請人:呂海龍