【正文】 和RaySat，航空領(lǐng)域的Rantec和Starling等。而且隨著Ku、Ka頻段的應(yīng)用，使衛(wèi)星接收設(shè)備體積減少，成本降低，動(dòng)中通的大量應(yīng)用成為可能。隨著軍用和民用衛(wèi)星通信技術(shù)的不斷發(fā)展，運(yùn)動(dòng)載體實(shí)現(xiàn)與衛(wèi)星實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換將會(huì)變得越來越普遍。這樣，“動(dòng)中通”技術(shù)的研究便應(yīng)運(yùn)而生。但是由于成本跟條件的限制，這樣的措施在一些人煙稀少的地區(qū)或者甚至海上便不能實(shí)現(xiàn)。衛(wèi)星通信是現(xiàn)代通信技術(shù)的重要成果，它具有覆蓋面大、頻帶寬、容量大、適用于多種業(yè)務(wù)、性能穩(wěn)定可靠、機(jī)動(dòng)靈活、不受地理?xiàng)l件限制、成本與通信距離無關(guān)等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于在海洋、沙漠和地勢(shì)復(fù)雜且難以修建聽信設(shè)施的地區(qū)建立起通信聯(lián)系，在國(guó)際、國(guó)內(nèi)、國(guó)防、移動(dòng)通信和廣播電視等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。自1957年前蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星以來，人造衛(wèi)星即被廣泛應(yīng)用于通信，廣播，電視等領(lǐng)域。衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星和地球站兩部分組成。 PID Algorithm。 Earth Station。關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信；地球站；伺服；PID算法；圓錐掃描ABSTRACTIn this era of information explosion, munication technology has bee a society that it can not be missing technology. The unique advantages of satellite munications for its more mature technology are gradually integrated into people39。系統(tǒng)硬件部分以功能進(jìn)行模塊劃分來分別介紹。本文描述了衛(wèi)星通信地球站隨動(dòng)伺服系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。但是由于這種系統(tǒng)涉及到得技術(shù)與領(lǐng)域廣泛，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)天線面設(shè)計(jì)、通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件電路設(shè)計(jì)、軟件編程以及自動(dòng)在控制方面知識(shí)等，研發(fā)難度較大，在市場(chǎng)上也基本是國(guó)外的產(chǎn)品占據(jù)統(tǒng)治地位，對(duì)這于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)與國(guó)家安全都是非常不利的。移動(dòng)衛(wèi)星通信技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)的日趨完善，人們對(duì)移動(dòng)中通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)、語音、圖像等通信服務(wù)需求越來越大。畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）題 目： 衛(wèi)星通信地球站隨動(dòng) 伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要在這個(gè)信息爆炸的時(shí)代，通信技術(shù)已經(jīng)成為整個(gè)社會(huì)不可缺失的一項(xiàng)技術(shù)。而衛(wèi)星通信以其獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)和越來越成熟的技術(shù)，正逐步融入人們的生活中。在當(dāng)前移動(dòng)通信市場(chǎng)，“動(dòng)中通”衛(wèi)星地球站系統(tǒng)以其獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)迅速得到人們的親睞。因此，研制具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、性能穩(wěn)定、成本低廉的移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)成為需要迫切解決的一項(xiàng)課題。對(duì)于車載和船載分別作了研究。關(guān)鍵疑難技術(shù)則包括PID控制和圓錐掃描兩種。s lives. Mobile satellite munication technology and automatic control technology are being more perfect, people moving through the satellite network for data, voice, images and growing demand for munication services.In the current mobile munications market, Moving satellite earth station system quickly with its unique advantages of the propeople stare. However, because this system involves techniques and areas of extensive, including mechanical structure design, antenna surface design, munications system design, hardware design, software programming, and automatic knowledge in control, research and development are more difficult. in the market dominance of foreign products, they are very unfavorable in our economic and national security. Therefore, the development has independent intellectual property rights, stable performance, lowcost mobile satellite munication system has bee an issue requires an urgent solution. This paper describes the satellite munication earth station with the overall design of dynamic servo systems. For the car and the ship were made of. Hardware of the system to function modules were introduced by to. The key technology is difficult, including PID control and Circular Cone Scans.Key words: satellite munications。 dynamic servo。 Circular Cone Scans目 錄第一章 緒論 1 課題研究背景 1 國(guó)內(nèi)外研究狀況 2 課題研究的目的和應(yīng)用前景 2第二章 衛(wèi)星通信地球站伺服系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 3 衛(wèi)星通信系統(tǒng) 3 衛(wèi)星通信隨動(dòng)地球站伺服系統(tǒng)概述 3 基于不同載體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及組成 5 車載衛(wèi)星通信伺服系統(tǒng) 6 船載衛(wèi)星通信伺服系統(tǒng) 9第三章 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì) 12 天線控制器 12 信標(biāo)接收機(jī) 13 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 14 方位電機(jī) 14 俯仰電機(jī) 14 傳感器模塊 15 極化角度傳感器 15 角速度傳感器 16 電子羅盤 16 水平儀 17第四章 伺服系統(tǒng)算法研究 19 經(jīng)典 PID控制算法 19 改進(jìn)型PID算法 20 積分分離算法 20 不完全微分算法 21 帶死區(qū)的PID控制算法 23 抗積分飽和PID控制算法 24第五章 系統(tǒng)性能研究 25 三種衛(wèi)星通信跟蹤方式比較 25 圓錐掃描基本概念 25 圓錐掃描原理 28 影響系統(tǒng)性能的有關(guān)問題及分析 31 波束偏角δ 31 圓錐掃描頻率 32結(jié)束語 33致謝 34參考文獻(xiàn) 35第一章 緒論 課題研究背景衛(wèi)星通信簡(jiǎn)單地說就是地球上（包括地面和低層大氣中）的無線電通信站間利用衛(wèi)星作為中繼而進(jìn)行的通信。衛(wèi)星通信的特點(diǎn)是：通信范圍大；只要在衛(wèi)星發(fā)射的電波所覆蓋的范圍內(nèi)，從任何兩點(diǎn)之間都可進(jìn)行通信；不易受陸地災(zāi)害的影響（可靠性高）；只要設(shè)置地球站電路即可開通（開通電路迅速）；同時(shí)可在多處接收，能經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)廣播、多址通信（多址特點(diǎn)）；電路設(shè)置非常靈活，可隨時(shí)分散過于集中的話務(wù)量；同一信道可用于不同方向或不同區(qū)間（多址聯(lián)接）。1965年第一顆商用國(guó)際通信衛(wèi)星被送入大西洋上空同步軌道，開始了利用靜止衛(wèi)星的商業(yè)通信，并真正進(jìn)入了實(shí)用階段。由于人類活動(dòng)的日益進(jìn)步，人們已經(jīng)不再滿足只能在一個(gè)固定的地方進(jìn)行通信，開始追求移動(dòng)的通信方式，因此人們開始在人口密集的地區(qū)開始架設(shè)基站，覆蓋無線信號(hào)，這樣便可以通過手機(jī)、筆記本等移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行通信與獲取信息。在這樣的情況下，人們便想到用衛(wèi)星通信來克服，然而衛(wèi)星通信的特點(diǎn)決定地面站需要時(shí)時(shí)保持對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星，稍微的偏差便可能造成通信質(zhì)量的下降、丟失數(shù)據(jù)包甚至斷開連接?！皠?dòng)中通”即運(yùn)動(dòng)中的通信方式，以這種方式通信為主的船載、車載窄波束天線跟蹤系統(tǒng)，能夠克服載體在運(yùn)動(dòng)過程中給天線帶來的擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)星的穩(wěn)定度和精確度，保證移動(dòng)中的通信質(zhì)量。軍事上，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)越來越強(qiáng)調(diào)部隊(duì)的快速機(jī)動(dòng)性和可靠的通信能力，在任何地方任何時(shí)間實(shí)現(xiàn)順暢通信成為一個(gè)必然要解決的問題；在民用上，運(yùn)動(dòng)中的衛(wèi)星通信極大的滿足了人們對(duì)在運(yùn)動(dòng)載體上實(shí)現(xiàn)多媒體通信、收看同步衛(wèi)星電視、網(wǎng)絡(luò)接入任務(wù)，以及監(jiān)控等需求。 國(guó)內(nèi)外研究狀況國(guó)外對(duì)于這一項(xiàng)技術(shù)的研究起步較早，技術(shù)相對(duì)成熟，且在海事、陸地及航空領(lǐng)域均有覆蓋。美國(guó)海洋通信公司（Sea Tel）是世界上最大的船載衛(wèi)星天線制造商，~，主要技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到并超過了美國(guó)海軍軍用標(biāo)準(zhǔn)，并通過了美國(guó)海軍最嚴(yán)格的振動(dòng)及抗干擾等破壞實(shí)驗(yàn)，被認(rèn)為海上通信、衛(wèi)星電視接收以及氣象維修擬跟蹤接收系統(tǒng)的佼佼者。其產(chǎn)品主要采用陀螺穩(wěn)定技術(shù)、實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，并可以切換到不同軌道上的第二顆衛(wèi)星，使用者能夠在本地頻道與付費(fèi)頻道之間自由切換。另外，國(guó)內(nèi)還有南京理工大學(xué)、重慶大學(xué)和中電集團(tuán)39所等多家單位從事“動(dòng)中通”系統(tǒng)的研究工作。由于姿態(tài)敏感元件的技術(shù)難度大，成本較高，涉及的技術(shù)領(lǐng)域眾多，技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度很大，致使該項(xiàng)技術(shù)的研究比國(guó)外落后很多。研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)地球站，逐步增加國(guó)產(chǎn)設(shè)備比例，是一項(xiàng)重大的戰(zhàn)略任務(wù)，也是長(zhǎng)遠(yuǎn)的奮斗目標(biāo)。研究開發(fā)這種系統(tǒng)的成本和難度也相對(duì)較高，因此使用這種系統(tǒng)的費(fèi)用也是不菲。通過合理設(shè)計(jì)圓錐掃描的機(jī)械結(jié)構(gòu)、采用改進(jìn)型算法以及理論研究，是當(dāng)前解決低成本地球站圓錐掃描跟蹤體制的迫切需求。第二章 衛(wèi)星通信地球站伺服系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)由空間分系統(tǒng)、通信地球站、跟蹤遙測(cè)及指令分系統(tǒng)和監(jiān)控管理分系統(tǒng)等4大功能部分組成。監(jiān)控管理分系統(tǒng)對(duì)在軌衛(wèi)星的通信性能及參數(shù)進(jìn)行業(yè)務(wù)開通前的監(jiān)測(cè)和業(yè)務(wù)開通后的例行監(jiān)控和控制，以保證通信衛(wèi)星的正常運(yùn)行和工作。地球站的功能是以最佳的性價(jià)比和可靠的方式，從衛(wèi)星接收信息或向衛(wèi)星發(fā)送信息，同時(shí)保持要求的信號(hào)質(zhì)量。系統(tǒng)按功能可分為以下幾個(gè)部分：監(jiān)控分系統(tǒng)、伺服控制分系統(tǒng)、天饋分系統(tǒng)和信號(hào)收發(fā)分系統(tǒng)。又稱隨動(dòng)系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和其他形式的反饋控制系統(tǒng)沒有原則上的區(qū)別。伺服的主要任務(wù)是按控制命令的要求、對(duì)功率進(jìn)行放大、變換與調(diào)控等處理，使驅(qū)動(dòng)裝置輸出的力矩、速度和位置控制的非常靈活方便。采用伺服系統(tǒng)主要是為了達(dá)到下面幾個(gè)目的：（1）以小功率指令信號(hào)去控制大功率負(fù)載。（2）在沒有機(jī)械連接的情況下，由輸入軸控制位于遠(yuǎn)處的輸出軸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距同步傳動(dòng)。衡量伺服系統(tǒng)性能的主要指標(biāo)有頻帶寬度和精度。帶寬越大，快速性越好。慣性越大，帶寬越窄。自20世紀(jì)70年代以來，由于發(fā)展了力矩電機(jī)及高靈敏度測(cè)速機(jī)，使伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了直接驅(qū)動(dòng)，革除或減小了齒隙和彈性變形等非線性因素，使帶寬達(dá)到50赫，并成功應(yīng)用在遠(yuǎn)程導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、精密指揮儀等場(chǎng)所。因此，在伺服系統(tǒng)中必須采用高精度的測(cè)量元件，如精密電位器、自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼器、光柵、磁柵和球柵等。采用這種方案的伺服系統(tǒng)稱為精測(cè)粗測(cè)系統(tǒng)或雙通道系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)按所用驅(qū)動(dòng)元件的類型可分為機(jī)電伺服系統(tǒng)、液壓伺服系統(tǒng)和氣動(dòng)伺服系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)不僅在理論上飛速發(fā)展，在其應(yīng)用器件上也日新月異。傳統(tǒng)的交流伺服電機(jī)特性軟，并且其輸出特性不是單值的；步進(jìn)電機(jī)一般為開環(huán)控制而無法準(zhǔn)確定位，電動(dòng)機(jī)本身還有速度諧振區(qū)，pwm調(diào)速系統(tǒng)對(duì)位置跟蹤性能較差，變頻調(diào)速較簡(jiǎn)單但精度有時(shí)不夠，直流電機(jī)伺服系統(tǒng)以其優(yōu)良的性能被廣泛的應(yīng)用于位置隨動(dòng)系統(tǒng)中，但