卫星天线终端控制器设计

邓为东 李敬一 王会彬 张洪才（北京航天光华电子技术有限公司，北京 100854）

卫星天线终端控制器设计

邓为东 李敬一 王会彬 张洪才
（北京航天光华电子技术有限公司，北京 100854）

卫星天线终端控制器是为动中通天线系统设计的一款室内控制单元。动中通天线系统主要由室外单元（ODU）和室内单元（IDU）两大部分组成；其中，室外单元主要是卫星天线系统，安装在车顶用于在运动中跟踪卫星信号，室内单元主要由电源系统、天线终端控制器、手持终端、PC机及MODEM等组成。天线终端控制器是室内单元的核心部分，主要负责与天线系统、手持终端系统、PC机及MODEM进行指令数据信息交换，以实现动中通天线系统的系统配置、指令控制及系统状态监测等功能。

动中通，终端控制器，监控，信息交互

卫星天线终端控制器是针对动中通卫星天线系统集成中的天线产品而设计的一款天线控制器，主要用于卫星天线控制、供电、监控等，是卫星天线系统集成中的重要部件之一。

1 系统组成及功能

1.1 系统组成

卫星天线终端控制器的系统组成如图1所示。

1.2 系统功能

图1 系统组成框图

卫星天线终端控制器的主要功能要求如下：

1.2.1 天线电源系统管理

该项功能主要实现给卫星天线系统供电及控制其电源的通断；能够实时监测卫星天线供电电源的电压及电流。

1.2.2 人机交互功能

该项功能可启动和停止天线系统工作；通过按键和LCD能够对卫星进行选择；能够对卫星参数（经度、纬度、极化方式）进行设置；能够对信标机频率进行设置；能够对发射频率进行设置；具备自动对星功能。

1.2.3 数据交互处理信息系统

该系统能够与PC机进行数据交互；能够与卫星天线系统进行数据交互；能够与手持终端进行数据交互；能够与MODEM（570L）进行数据交互；具备数据保持断电保存功能，能够记录一定的配置信息。

1.2.4 射频信号管理系统

该系统具备射频信号接收接口；能够给TUNE、信号接收机及MODEM（570L）提供射频输入接口；从机控制板能够解码卫星信号的TS流。

2 系统工作原理

2.1 电源系统原理

终端控制器的电源系统分配图如图2所示，输入电源为24V，主要用于主机控制板、从机控制板、串口服务器及天线系统供电；通过两路直流/直流（DC/DC）模块产生数字和模拟两路隔离的电源，采用继电器控制卫星天线电源系统的通断，系统设计有电压电流传感器，能够实时监测卫星天线供电系统的电流。

图2 终端控制器电源系统分配图

2.2 数据交互系统原理

终端控制器可以通过液晶显示面板和操作按键完成对卫星参数的设置，可以采用串口与上位机进行通信，通过上位机软件进行卫星参数设置；可以通过无线Wi-Fi模块与手持终端进行通信，通过手机终端的软件界面进行卫星参数设置；可以通过串口服务器通过TCP/IP协议与MODEM（570L）进行通信。

3 系统设计实现

3.1 电源保护及监测系统设计

卫星天线终端控制器系统要求电源设计具有防反接、浪涌、过压、过流等保护功能，能够实时监测天线供电电源的电压和电流，显示电源的工作状态；系统设计有防反接二极管、瞬态电压抑制二极管、熔断丝及电源监控芯片，以实现防反接、浪涌、过流及过压等保护功能，同时采用电流传感器完成天线供电电源电流的实时监测，设计双色LED，当电源正常工作时为绿色，过流出现异常时为红色。

系统的电源保护电路如图3所示，在电路的前端设计整流二极管10A1，进行电源反接保护，采用TVS管实现电路的防浪涌保护；采用专用芯片LT4363-2对电源的欠压、过压及过流状态进行保护。

图3 电源保护电路设计

3.2 通信接口设计

卫星天线终端控制器需要通过RS232接口与卫星天线系统、PC机进行通信，因此，设计了RS232接口电路，同时设计了接口电路的过流、过压和静电保护电路，如图4所示。

图4 通信电路设计

3.3 无线Wi-Fi电路设计

卫星天线终端控制器需配备Wi-Fi模块，以实现与手持终端的无线通信功能。通过调研，选用ZK3000作为无线Wi-Fi模块，其特性如下：

（1）可以在设备和网络之间充当一个加密网关；

（2）可以建立SSL3/TLS1加密Socket；

（3）提供WEP、WPA和WPA2无线局域网加密功能；

（4）支持多种认证，以及客户端和服务器双重认证；

（5）FTPS和HTTPS客户端（基于SSL3）；

（6）包含硬件计数器AES、3DES和SHA硬件加速；

（7）具有多达10个主动的TCP/UDP socket和2个侦听socket HTTP客户端。

具体电路设计如图5所示。

图5 无线Wi-Fi通信电路设计

D-GND

3.4 人机交互面板设计

如图6所示，该卫星天线终端控制器的人机界面采用贴膜设计，主要由以下两个部分组成：

3.4.1 显示部分

（1）卫星天线电源状态显示——ANENNA STATUS

ANTENA STAUS设计为红绿双色LED显示，正常时显示绿色，过流时显示为红色。

（2）卫星状态显示——SATELLITE STATUS

SATELLITE STATUS设计为红绿双色显示，卫星锁定时为绿色，没有锁定时为红色。

（3）终端控制器工作正常显示——RUN STATUS RUN STATUS正常工作时以1Hz频率闪烁。

（4）LCD显示部分

LCD显示采用字符型显示两行的OLED模块作为显示模块，其特点是体积小，采用I2C接口，硬件简单，无需背光，能够满足显示内容需求。

3.4.2 按键操作部分

按键操作部分采用贴膜设计，具体包括终端控制器系统电源开关——CONTROL POWER、天线系统电源控制开关——ANTENA POWER，以及液晶操作按键，还可在本地远程控制模式下选择按键。按键主要由“上”、“下”、“左”、“右”、“确定”及“返回”组成，“左”、“右”主要用来选择需要设置的项目，“上”、“下”主要用来设置数字变量，“确定”键用来确定最后的设置，“返回”键用来返回上一级菜单。

图6 人机交互面板

4 结束语

综上所述，本文设计的卫星天线终端控制器具有卫星天线参数读取设置功能，实现了对卫星天线的供电、控制、状态信息监测等功能。

1 蒲凌凯. 海事卫星天线控制器检测软件的设计与实现［D］. 大连海事大学， 2008

2 顾晓强. 一种新型的车载式卫星通信地球站［D］. 南京邮电大学， 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