随着随着纳米技术、空间技术、自动控制技术电子技术、计算机技术、无线电通讯技术等高新技术的迅猛发展,尤其是卫星技术的不断发展与成熟，以及卫星在通讯，气象观测，重大灾害监测，进行定位导航等方面发挥的重大作用。系统采用数字稳定的平台方案保证系统的稳定，采用AT89C51单片机作为主控单元，采用步进电机对系统三轴进行实现控制，采用陀螺、数字罗盘、光电传感器和限位器作为信号的输入器件，给单片机传输实时信号，采用已有的公式对俯仰角和方位角进行解算，采用程序跟踪和步进跟踪的方法对卫星信号进行跟踪，采用智能分区PID控制方法对系统进行实时伺服稳定控制，对系统软件具体流程图进行设计，采用开发板进行局部的仿真。本系统的特点是能在不同的情况下依靠硬件和软件算法，实现伺服稳定。
关键词地球站卫星通信自动控制系统
Title The design of antenna tracking system of satellite ground receiving station
Abstract
With the rapid development of nanotechnology, space technology, automatic control technology ,electronic technology, computer technology, wireless communication technology and other high-tech,especially the satellite technology continues to evolve and mature, as well as satellite communications, meteorological observations, major disaster monitoring, positioning and navigation aspects of play major role.System uses digital stable platform program to ensure system https://www.doczj.com/doc/af13539480.html,ing AT89C51 microcontroller as the main control https://www.doczj.com/doc/af13539480.html,ing stepper motors control triaxial system be https://www.doczj.com/doc/af13539480.html,ing gyroscope, digital compass, photoelectric sensors and limit as an signal input device, real-time signal transmitted to the https://www.doczj.com/doc/af13539480.html,ing the existing formula for the pitch angle and azimuth https://www.doczj.com/doc/af13539480.html,ing procedure Tracking and step tracing as the method of to tracking satellite signals.PID control with intelligent partitioning method for real-time servo stability control system.Specific flow chart for system software design, development board using partial simulation.Characteristics of this system is able to rely on hardware and software algorithms in different case finish the servo stability.
Keywords earth stations satellite communications automatic control system
目录
1 绪论 (1)
1.1 本课题的背景意义 (1)
1.2 国内外的发展现状 (2)
1.3 未来的展望 (3)
1.4 本课题主要研究的内容 (3)
2 系统的总体方案 (4)
2.1 本次设计稳定平台方案 (5)
2.2 自动寻星方案 (5)
2.3 系统的总体方案设计 (6)
3 系统硬件的设计 (8)
3.1 微处理器模块 (8)
3.2 执行装置 (10)
3.3 陀螺 (12)
3.4 数字罗盘 (14)
3.5 光电传感器及限位器 (16)
3.6 卫星信号接收模块 (17)
3.7 电源模块 (18)
3.8 本章小结 (19)
4 系统稳定与跟踪算法 (20)
4.1 系统坐标选择与方位俯仰角的计算 (20)
4.2 自动寻星算法 (21)
4.3 稳定算法 (23)
4.4 PID及bang-bang 控制 (26)
4.5 系统算法 (27)
4.5 本章小结 (28)
5 软件的设计 (29)
5.1 系统软件的组成 (29)
5.2 系统初始化软件设计 (30)
5.3 天线自动寻星软件的设计 (30)
5.4 天线稳定伺服软件的设计 (31)
6 系统仿真 (33)
结论 (34)
致谢 (35)
参考文献 (36)
附录 A 软件程序 (38)
附录 B 硬件电路图 (38)
1 绪论
1.1 本课题的背景意义
近年来，随着信息技术的快速发展，卫星在广播、通信、气象服务、环境监测、技术侦查、导航定位等方面有很重要的价值。卫星通信在科技发展的今天已经成为一种重要的通信手段。在人类生活的各个方面都得到了应用。卫星的通信有很多的优点，能传递各种类型的业务，通信容量很大，性能稳定，不受地理条件的限制，灵活机动。卫星通信技术从二十世纪九十年代以来得到了快速的发展，全球系统和区域性系统都投入了运行，并且在地质条件的勘探、抢险救灾方面发挥了重大的作用。卫星移动通信一般是指通过固定的地球站和移动站或是移动站和移动站之间进行通讯[1]。
卫星地面站天线跟踪系统能够在地面或是汽车、船和飞机等移动载体上接收卫星信号或进行接收、发射双向通讯。卫星地面站天线跟踪系统采用遥控天线、激光制导、控制技术等技术，能够自动搜寻卫星。通过卫星在移动过程中不断的进行通讯，数据的双向传播，对电视转播、直播，语音通讯以及视频会议的远程调度都发挥了作用。同时对汽车、火车、轮船、飞机等多数移动载体都需要建立了很好的调度管理体系。但是长途汽车和火车上仍然没有普及应用移动卫星的接收系统，所以一些小型的卫星接收装置将会有很大的市场需求。
这种抗干扰能力强、接收信号能力强、保密效果好的系统的关键技术在于天线有稳定跟踪手段，同时需要保证底座的牢固。这样可以在极端的恶劣条件下对卫星能进行稳定的跟踪。在通信中断的条件下，通过对卫星天线的姿态、方位角、俯仰角和极化角的调整来从新搜索和跟踪卫星[2]。
从现有的技术水平来看，移动卫星的跟踪手段有自动跟踪和管道跟踪。其中自动跟踪依据卫星信号对天线进行闭环伺服跟踪；而惯导跟踪是通过陀螺等传感器反馈载体的变化进行天线跟踪。在实际的工作过程中将以上两种方式相结合，使天线能够跟稳定可靠地对移动卫星进行跟踪[3]。
卫星地面站天线跟踪系统主要分卫星自跟踪系统和通信系统两部分组成，自跟踪系统能够完成对目标卫星的稳定跟踪，主要分为天线系统、载体测量、伺服系统和数据处理四部分组成。卫星通信系统的作用是实现卫星与地面接收站之间
的数据传递。
1.2 国内外的发展现状
随着空间技术的快速发展，卫星在各个方面得到了广泛的应用。卫星主要应用于通信服务，以增强通信的范围和灵活性，目前已成为了现代电子领域最具有发展前途的领域之一[4]。
卫星天线跟踪系统是一个复杂的综合体，它包含了惯性导航技术、数据采集、信号处理技术、伺服控制技术、系统工程及卫星通讯多项技术。这种自跟踪系统以自动控制技术、机电一体化为主题，是多个学科结合的产物，此技术不仅服务于大型的卫星地面站，各类的移动通讯载体上也得到了广泛的应用，同时也适用于现代化的作战武器[5]。
从上个世纪七十年代到现代，很多的国家和组织一直进行着卫星通信的探索和研究，其中美国、日本、英国等国家一直处于领先地位。九十年代以后卫星通信开始趋于商业化，人们主要用于电视的转播和卫星与地面的通信。
移动的载体卫星通信系统被称为“动中通”。动中通在军事和民用上都得到了广范的应用。俄罗斯、日本、英国、加拿大、美国等国家都对卫星通信展开了深入的研究。其中RAYSAT(TM),IMC.公司推出了全球最小的卫星电视天线，TELERAY(TM)。这种产品厚度仅为2.5CM，直径为40CM，而且具有很好的信接收效果。此外如美国的KVH公司、SEATEL公司，日本NKH公司在卫星通信的产品方面也有很突出的表现[6]。
我国也在快速的发展着卫星通信产业，国内研究自跟踪地球站的单位有很多，其中发展最为快速的是航天科技集团的航天空间技术有限公司，这是我国最早开发VSAT的企业之一。其中的卫星天线产品先后通过了各大卫星组织的入网许可证，是我国少数能够达到CCIR580国际标准的企业之一，产品销往很多国家和地区。卫星地面站天线跟踪系统采用的是模块画的设计，能够嵌入计算机进行控制，同时采用稳定的控制系统和算法，采用军用的步进电机，可靠性，实用性和适用型很强，而且各模块易更换和检修[7]。
总体分析，国外的产品质量高但是价格比较昂贵，国内的产品具有一定的价格优势，但是从实用角度看，实用性不是太高。现在军用的卫星通讯系统使用的都是高精度的传感器成本高，价格昂贵，不适合民用。所以对卫星地面站的研究
不仅在技术推广，同时在国内的现代化建设也有很大的需求。对于该套系统而言，如何能够实现稳定的自动跟踪，同时有保证价格的优势，适合民用，这是该研究的热点之一[8]。
1.3 未来的展望
卫星天线跟踪系统发展迅猛，天线从结构上不断简化，占地面积更小，功能更齐全。在生产销售方面，更加大众化，适合民用。系统的算法更加适用极端环境，传感器的精度也随着科技发展不断加强，总体上说，卫星天线跟踪系统未来会更加适用、价格更低、功能更全、跟踪精度更高[9]。
1.4 本课题主要研究的内容
本次的毕业设计以卫星通讯稳定系统的研制为基础，基于单片机、陀螺、步进电机和各种传感器的卫星地面站天线跟踪系统的设计。本次系统的设计主要是实现自动寻星和稳定伺服跟踪两个功能，同时对系统的跟踪算法也进行了研究，在寻星的设计中加入了键盘模块，以至于更加迅速的完成寻星过程。
本论文的主要内容包括以下几部分：
第一章为引言部分，主要介绍了该课题的工程背景，国内外的发展现状，对未来的展望和本论文的内容安排。
第二章为系统的总体方案，包括系统的方框图、系统的整体结构和系统的工作原理。
第三章为系统的硬件设计，主要介绍了各模块的功能、选型的依据和硬件的最终确定。
第四章为系统算法的介绍，采用智能分区PID算法对系统进行伺服稳定控制。
第五章为系统软件的介绍，主要介绍了系统主要部分软件流程图的设计。
第六章为系统的仿真部分，一个简单的局部仿真。
附件包括硬件原理图和部分程序。
2 系统的总体方案
作为移动式的卫星通讯系统，主要由卫星通信系统和卫星自跟踪系统两部分组成，采用了自动跟踪和信号闭环等手段，很完美的解决了卫星地面站对移动的卫星进行不间断的传递语音、图像、高频的数据等各种多媒体信息。根据这些要求对卫星天线提出了电子、结构及机械等方面的要求：
（1）精确的波束指向：在现在使用的DBS系统中，要求接收天线的增益大于32dBi;因此波束要求很窄，大概为2°，需要很准确的波束指向能力。
（2）卫星信号中断的预防措施：在卫星天线的跟踪系统中只要天线能够接收到信号，天线能很精准的指向卫星。如果卫星信号被周围的物体所中断时，就不能接受到卫星信号了，为了避免这种情况要利用陀螺仪保持天线指向，高速搜索后再捕捉卫星。
（3）卫星天线的底座设计：要根据不同的载体有不同的方案，既要保持结构的紧凑，质量轻，同时要保证质量的可靠[10]。
对于安装在移动载体上的卫星天线，在载体的运动过程中有六个自由度，包括三个位置坐标，三个姿态参数，会不停的变化，要稳定的对卫星的跟踪，就需要天线天线波束不断的指向卫星，对卫星的跟踪有闭环跟踪和开环跟踪两种形式：
(1)闭环跟踪：通过已经接收到的卫星信号，来对最大的功率值进行寻找，在利用各种传感器对波束进行反馈调整，已达到对卫星的控制。
(2)开环跟踪：依靠传感器对天线的位置和姿态实时检测，然后计算出天线的坐标系和姿态，从而实现控制波束指向这个方向。
这两种跟踪方法各有优缺点，闭环跟踪利用接收卫星信的方式，这样浪费卫星资源，实现上比较复杂。开环跟踪，需要高精度的传感器来进行信息测量，这种方式价格昂贵。因此，在实际的工程实现中会采用两种相结合的方法，或者根据实际情况选择采用的形式[11]。
系统采用了开环跟踪与闭环跟踪相结合的方式对卫星信号进行跟踪，横滚轴和俯仰轴采用闭环跟踪方式，方位轴采用了开环跟踪方式。
2.1 本次设计稳定平台方案
天线稳定平台是系统稳定的关键结构，在载体的运动过程中，会有很多外界干扰对天线的稳定造成影响，使信号不能被准确的跟踪，因此卫星天线需要建立一个稳定平台，保证载体在空间实现稳定，即天线平台实体保持实时稳定。
稳定平台的设计有机械稳定和数字稳定两种，其中机械平台的稳定性不高，而且价格昂贵。数字稳定是利用传感器及各种稳定技术，来修正载体的姿态变化的影响，数字稳定成本低、精度高响应快，但系统设计复杂。稳定天线平台的数字稳定形式有自身稳定和外部引导两种方案[12]。
系统采用数字稳定平台的自身稳定和外部引导相结合的方案，该套方案的原理是：经过预先得到的目标卫星信息和地理位置，根据卫星的初始姿态，得到初始的对准信号；选择三个相互垂直的陀螺做为步进电机的伺服控制反馈元件，载体在运动的过程中，天线的姿态会在方位、俯仰、横滚三轴发生变化，然后通过一定的控制补偿对平台进行调整，使平台恢复稳定。本套方案不会因一些障碍物的遮挡而导致系统长时间不能正常工作，卫星信号恢复正常接收，系统通讯就能恢复。
天线的机械结构平台是天线系统支撑和定向的基础，直接决定了整个天线平台的稳定。系统选用三轴天线座结构的形式：俯仰轴、横滚轴和方位轴依次排开，并且保证三轴两两垂直。横滚轴能够补偿载体运动过程中俯仰轴和方位轴的变化，使得俯仰轴与地面保持平行，这样可以很好的实现卫星天线在运动过程中的稳定。系统将俯仰、方位轴跟踪与三轴稳定结合起来，并使用高精度的传感器，保证了系统准确跟踪和实时的稳定[13]。
系统还需要三个角速度的压电陀螺，要对三个陀螺进行合理的安装才能实现对三轴的解耦，进而进行控制。为了更好的实现对三轴的解耦和排除外界的干扰还需要三个陀螺是两两相互垂直的。其中横滚陀螺、俯仰陀螺和方位陀螺分别安装在天线底座上、横梁上和支架上。这样的设计可以是系统系统很好的对天线的进行实时控制。
2.2 自动寻星的方案
系统要求卫星天线各种条件下能够自动寻星，并在寻星之后保证实时的伺服稳定，同时系统要求卫星天线对信号跟踪的精确要求该系统的方位、俯仰转动灵
活自如，指向精度满足使用要求，并具有良好的跟踪性能。伺服控制的误差精度要求：±0.01 o，天线驱动速度要求：0.02o/s 。要求系统满足户外工作-40℃~+60℃的环境条件要求，具有防风防水等功能，能够克服扰动和位移影响，实现对通信卫星的准确跟踪。
卫星的跟踪方式分为自动跟踪和程序跟踪。自动跟踪是卫星天线根据接收到的卫星发出的信标信号来自动对准卫星；程序跟踪是根据已知和预测的天线轨道信息，来驱动系统跟踪卫星。目前卫星的轨道变化太过复杂，不能准确的预测轨道信息，因此现在的跟踪方式以自动跟踪为主。自动跟踪分为步进跟踪、圆锥扫描跟踪以及单脉冲跟踪三种形式。步进跟踪方式在原理、设备的要求以及与计算机结合方面有很大的优势，所以步进跟踪得到了广泛的应用[14]。
系统采用步进跟踪和程序跟踪相结合的方式。先通过已知的卫星轨道信息和预设的天线姿态信息通过单片机驱动系统进入主信号区，然后在采用步进跟踪对卫星信号进行精确搜索。步进跟踪采用双向搜索调整步式搜索方法，这种方式将调整步和搜索步分开，要求搜索步距大，这样步进电机驱动器的信号电平差值大，可以判断出天线波束是否正在接收卫星信号；由于调整步小，可以避免波束越过卫星，可以提高卫星的精度。
卫星天线的姿态调整过大时，卫星信号会偏离天线波束，这是需要陀螺输入信号来驱动步进电机做出调整，使卫星信号重新回到主波束内[15]。
2.4 系统的总体方案设计
卫星地面站天线跟踪系统是一个能实现自动跟踪、稳定跟踪的通讯系统，能够在各种恶劣的环境下，克服干扰，实现不间断的卫星通讯。本系统由天线机械结构、控制器、各种传感器组合驱动元件和监控计算机组成。系统的总体框图如图2.1。
根据系统的整体方框图可以看出，整个系统由陀螺传感器、数字罗盘、控制器、驱动电机组成了一个闭环的驱动系统，单片机接收俯仰角、限位和陀螺的调整信号，然后再向驱动器发出驱动信号；而电机驱动、控制器和AGC 电平信号构成了一个大闭环，这个大闭环可以实时的对天线平台进行校正，整个系统的工作原理是先对处理器进行初始化，其次是各个模块进行初始化，天线平台的初始化，建立数字的稳定平台，自动寻星，以至系统能够进入实时稳定。
2.5 本章小结
本章主要介绍了系统的总体方案，包括稳定平台方案的概述，自动寻星方案的概述，硬件总体框图的介绍，软件总体流程图的介绍。
执行装置
图2.1 系统整体方框图
俯仰步 进电机
驱动器
俯仰步
进电机
驱动器
俯仰步 进电机
驱动器
控
制 器
光电 传感器 俯仰角限位信号
限位 器 限位信号
三路 陀螺 调整信号
数字
罗盘
RS232
卫星信号
3 系统的硬件设计
3.1 微处理器模块
微处理器模块用于输入和输出各种控制信号。控制平台直接决定了系统的稳定性，选择性能好的微处理器可以很好地提高系统的性能。本设计选择在课上学习过的AT89C51单片机。
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案[16]。
AT89C51的特性：与MCS-51 兼容、4K字节可编程FLASH存储器、寿命：1000写/擦循环、数据保留时间：10年、全静态工作：0Hz-24MHz、三级程序存储器锁定、128×8位内部RAM、32可编程I/O线、两个16位定时器/计数器、5个中断源、可编程串行通道、低功耗的闲置和掉电模式、片内振荡器和时钟电路。AT89C51的电路如图3.1所示。
图3.1 AT89C51电路图
各引脚功能的介绍：
I/O 口包括4个口，32根线。分为双向口和准双向口。双向口，单片机的I/O 端口是CPU 与片外设备进行信息交换的通道。为了提高接口的驱动能力，具有由场效应管组成的输出驱动器。当驱动器场效应管的漏极具有开路状态时，该口就具有高电平、低电平和高阻抗3种状态，称为双向口。准双向口，单片机I/O 口的输出驱动器场效应管的漏极接有上拉电阻，该口具有高电平、低电平两种状态，称为准双向口。
P0为8位双向口，P0可作为低8位地址的复用线，也可以作为I/O 口使用。P1口为8位准双向口，P1为专为用户准备的通用I/O 口，P2口可以作为地址线也可以作为I/O 口使用，P3口为8位准双向口，可提供各种功能，也可以作为通用的I/O 口使用。如表3.1所示。
RST 为复位输入信号，高电平有效。当振荡器稳定时，在RST 引脚上施加24个晶振周期以上的高电平，将单片机复位。
PSEN 为外程序存储器存储器读选通信信号，低电平有效。从片外程序存储器中
读取指令代码或常数时，PSEN 呈现低电平外程序存储器的代码或常数便送至P0口。访问片外数据存储器时，PSEN 无效。
EA /Vpp 为复用输入线，EA 的状态决定了单片机起始执行片外程序存储器程序还
是起始执行内程序存储器程序。
ALE/PROG 为复用输出/输入线。ALE 引脚输出的脉冲信号可作为地址锁存信号。
引脚 替代功能说明
P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 RXD 串行数据接收 TXD 串行数据发送 0ITN 外部中断0申请 1ITN 外部中断1申请
T0 定时器/计数器0外部事件技术输出 T1 定时器/计数器1外部事件技术输入 W R 外部RAM 写选择 RD 外部RAM 读选通
表3.1 P3 口的替代功能
PROG在编程时输入编程脉冲。
WD/为重要的控制信号输入输出口。
RD
Vcc为电源电压引脚，典型值为+5V。GND为电源地。
XTAL1为片内振荡器反相放大输入端。当使用片内振荡器时，连接外部石英晶体和微调电容。当使用外部振荡器时，引脚XTAL1接收外振荡信号。
XTAL2为片内振荡器反相放大输出端。当使用片内振荡器时，连接外部石英晶体和微调电容。当使用外部振荡器时，引脚XTAL2悬空。
3.2 执行装置
系统要保持稳定需要电机作为执行器件，按工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机。按结构和工作原理可划分：可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。按起动与运行方式可划分：电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。按用途可划分：驱动用电动机和控制用电动机[17]。
系统需要精确地对三轴进行调整，而且在以单片机为主控单元的系统中，步进电机更容易控制，所以选步进电机作为执行元件。步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
步进电机是一个电脉冲信号可以被转换成角位移或线位移的机电元件，它实际上是一个单或多相同步电动机。单相步进电机驱动通道的电脉冲，输出功率通常是小的，使用它作为一个小功率驱动。多相步进电机驱动与方波脉冲，非常灵活。
一般情况下，步进电机转过的角度与脉冲数成正比关系；在连续的运行中，步进电机的转速与脉冲的频率会保持一致，不会受到外界干扰的影响。步进电动机的输入为数字量，特别适合于微机控制[18]。
本系统的方位、俯仰、横滚电机都采用深圳市恒鑫自动化有限公司的混合式四相步进电动机，型号为86HZ118-06。它的具体参数如表3.2所示。步进电机外部接线图如图3.2所示。
本系统的设计目的为了高效控制步进电机的转动，因此需要将单片机发出的脉冲转化为步进角度，才能控制步进电机转动，系统采用ULN2003为步进电机提供脉冲信号。ULN2003 的每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻,在5V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。ULN2003 工作电压高，工作电流大，通电电流可达500mA ，并且能够在关态时承受50V 的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。ULN2003是大电流高电压要求的灯、继电器、打印机锤和其他类似负载间的接口的理想器件。广泛用于计算机，工业和消费类产品中。ULN2003的设计与标准 TTL 系列兼容。它的引脚连接图如图3.3，步进电机与驱动器的连接图如3.4所示。
规格参数
绝缘电阻：100M Ωmin ，500VDC 步距精度：5%
机身长：65mm
引线数：8 电阻：14?
转动惯量：780g/2cm 重量：1.2kg
耐压：500V AC
温升：75°C 步距角：1.8° 静力距：1.5N.m 电流：3.5A 电感：3.8mH
定位力距：0.2kg/cm
表3.2 步进电机的规格参数
图3.2 步进电机外部接线图
3.3 陀螺
为了保证系统姿态稳定，同时能过实现控制器对系统的实时控制，系统采
用陀螺作为信号输入器件，保证系统的伺服稳定。陀螺仪是一种利用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。陀螺仪的种类很多，按用途来分，它可以分为传感陀螺仪和指示陀螺仪。传感陀螺仪用于飞行体运动的自动控制系统中，作为水平、垂直、俯仰、航向和角速度传感器。表明陀螺主要用于飞行指令，作为驾驶和导航工具。
陀螺仪分为，
图3.3 ULN2003的管脚连接图
图3.4 步进电机与驱动器连接图
俯仰轴 步进电机
横滚轴 步进电机
方位轴 步进电机
压电陀螺仪，微机械陀螺仪，光纤陀螺仪和激光陀螺仪，它们都是电子式的，并且它们可以和加速度计，磁阻芯片，GPS ，做成惯性导航控制系统。陀螺原理就是一个旋转物体的旋转轴的方向指不受外界影响，是不会改变的。陀螺在工作中给它转速，让它旋转得快，通常可以达到每分钟转速几十万，它可以长时间工作。然后用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统[19]。
系统采用的是美国公司的HORIZON 系列的微机械角速度压电陀螺。Horizon 系列陀螺仪是基于压电式陀螺原理制作的，是一种可靠性高、结构紧凑的固体角速度惯性传感器。它的测量元件为单片震荡石英，它的输出值是一个0~5V 的电压，同时还需要一个2.5V 的参考电压。这种压电材料的陀螺，无需较多的有源元件，温度稳定性提高。三轴陀螺的具体参数如表3.3。
陀螺仪产生的信号为模拟信号，但是单片机只能识别数字信号，所以在陀螺
仪和单片机之间进行转换。本次设计中采用ADC0808模数转换器进行信号转换。ADC0808是CMOS 单片型逐次逼近式A/D 转换器，它有8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D 转换器。ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D 转换。ADC0808是ADC0809的简化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真时采用ADC0808进行A/D 转换[20]。ADC0808的引脚图如图3.5所示，陀螺、ADC0808转换器和单片机的电路图如图3.6所示。
规格参数
标准范围：±90°/s
范围输出电压：0.5~4.5V 重力敏感器：≤0.06°/s/g
长期倾斜稳定性（1年）：≤1.0°/s 输
入电压：
+8~15VDC 范围输出电压：+0.5~+4.5vdc 启动时间：< 1.0s 带宽（-90°）：:18HZ
偏差标准温度斜线刻度：<4.5°/s 短期倾斜稳定性：≤0.05°/s 输入电流：<20MA
偏移量标准温度比例因子刻度：≤0.08%/°C
表3.3 三轴陀螺的规格参数
3.4 数字罗盘
在载体运动的过程中，外界会对系统产生干扰，天线的平台会有产生偏差，为了克服偏差需要引进数字罗盘，同时数字罗盘还能位系统提供水平基准，在天线伺服控制中数字罗盘能补偿陀螺产生的系统误差。数字罗盘，也叫电子罗盘,是利用地磁场来定北极的一种方法。传感器技术的发展，促生了磁阻传感器和磁通门技术，在数字罗盘保持水平方面，工程师在该装置上加上了倾斜传感器，通过数字补偿量保持数字罗盘水平。典型的数字罗盘往往有以下特点:
三轴磁阻效
图3.5 ADC0808 引脚图
AT89C51
图3.6 ADC0808与单片机连接图 陀 螺 仪
应传感器测量平面地磁场，双轴倾角补偿。高速高精度A/D转换。在数字罗盘内安装有温度补偿装置，这就有效保证了指向角和偏移角保持相对稳定。内置微处理器计算传感器与磁北夹角，输出RS232格式数据帧。可选RS485和RS422输出。具有简单有效的用户标校指令。具有指向零点修正功能。外壳结构防水，无磁[21]。
随着微电子集成技术以及加工工艺、材料技术的不断发展。数字罗盘的研究制造与运用也达到了一个前所未有的水平。目前数字罗盘按照有无倾角补偿可以分为平面数字罗盘和三维数字罗盘,也可以按照传感器的不同分为磁阻效应传感器、霍尔效应传感器和磁通门传感器。
系统采用HMR3000数字罗盘，HMR3000是Honeywell公司的产品。它采集了航向、俯仰、横滚数据提供给导航定位系统。HMR3000包含三个磁阻传感器和一个双轴的液体横滚传感器，微处理器控制传感器的测量顺序，控制器操作的参数存储在EEPROM中，采用RS232接口，与单片机进行实时通讯[12]。HMR3000的主要参数如表3.4所示。HMR3000与单片机相连接需要通过RS232进行串接，才能实现采集处理信息的功能，电路原理图如图3.7所示。
HMR3000的技术规格
输入电压：+5~15VDC
分辨率：±0.1°
主板尺寸：83mm*25mm*22mm 波特率：19.2KB/s
响应时间：0.1s
功率：25mA
倾斜：±45°
接口方式：RS232
输出格式：NMEA0183
电流：30mA
表3.4 HMR3000主要性能参数
AT89C51
TXD RXD
T1IN
R1OUT
T1OUT
R1IN
数
字
罗
盘图3.7 HMR3000电路连接图
3.5 光电传感器及限位器
为了实现对系统的俯仰角限位，还采用了光电传感器。光电传感器的工作原理是借助被检测物体对红外线的反射或遮光，根据同步回路的选通、截断检测物体的有无。本系统将光电传感器的遮光片安装在俯仰轴上，其限位线安装在与俯仰轴垂直的位置，在俯仰轴转动的过程中，光电传感器会与遮光片发生相对运动，以此检测信号，实现对俯仰角的限位作用。
在步进电机的控制中，选用电位器作为位置反馈信号。电位器的原理是通过齿轮代替带动可调电阻，使输出电压改变，从而实现对角位置的检测，电位器的输出的电压范围是0~+5V[22]。
光电传感器采用比杜克的FM12-T02N-P31P2光电传感器，如图3.8所示，限位器选择上海久菱船舶有限公司的PH82007限位器，如图3.9所示。光电传感器和限位器的连接图如图3.10所示。
图3.8 光电传感器图3.9 限位器
卫星通信论文 卫星通信地球站系统驱动电动机的选择 摘要:卫星通信地球站天线驱动电动机的选择需从机械、电子和伺服控制等方面综合考虑,其难度较大且至关重要。具体分析各类卫星通信地球站天线选择驱动电动机的依据,对卫星通信地球站天线驱动电动机的选择有一定参考价值。 关键词:卫星通信地球站; 电动机; 俯仰阻力矩; 方位转动; 极化 0 引言 卫星通信地球站是设置在地球上能通过卫星传输信息的微波站。设立在固定地点的地球站叫做卫星固定地球站,简称固定站。设置在车、船、飞机上,可以在移动中通过卫星进行通信的地球站叫作卫星移动地球站,即通常说的动中通[1-3] 。可以移动,但是通过卫星进行通信是在某一固定地点进行的地球站叫作静中通[4] 。而便于携带的静中通叫作便携式卫星地球站,简称便携站。 众所周知,天线是卫星通信地球站系统中最主要的设备之一[5] 。无论是何种卫星通信地球站天线,通常都包括方位、俯仰和极化三个转动部分,相应地,要实现自动对星就需要三个电动机。电动机的选择需根据转矩、转速、转动加速度、精度和伺服控制等的要求来综合考虑,其涉及到机械、电子、天馈和控制等方面的知识,而且电动机的种类繁多,所以选择合适的电动机至关重要且难度较大。
1 选择驱动电动机需考虑的因素 1.1 转矩 电动机经过减速增矩(需考虑传动系统的效率)后的输出转矩应大于最大阻力矩且有一定的裕量,通常为20%～50%。这里的阻力矩对方位来说主要是摩擦力矩,对于动中通还需根据控制要求满足一定的转动加速度要求,所以必须考虑惯性力矩,如果没有天线罩则阻力矩还要考虑风力矩,而对于俯仰阻力矩还有重力引起的阻力矩通常是最大的。对方位阻力矩通常只考虑摩擦力矩即可。 1.2 转速和转动加速度 对固定站(包括静中通、便携站)天线,通常要求在满足力矩和传动系统响应时间的条件下,转动平稳即可,一般转速为零点几度到两三度每秒,对转动加速度无特殊要求。对动中通天线通常需根据一定的控制策略确定转动速度和转动加速度。 1.3 精度 对固定站(包括静中通、便携站)天线,方位、俯仰角的精度一般不应超过-3 dB波束宽度的1/10,极化角精度不应超过0.1°;对动中通,方位、俯仰角的精度一般不应超过-3 dB波束宽度的1/7,极化角精度不应超过0.1°。所以需根据方位、俯仰和极化角要求的精度,并考虑传动系统的回差和成本等因素来综合确定电动机的精度。 2 卫星通信地球站天线驱动电动机的选用 2.1 固定站天线驱动电动机的选用
卫星通信系统基础知识 卫星通信简单地说就是地球上（包括地面和低层大气中）的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星通信的特点是：通信范围大；只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内，从任何两点之间都可进行通信；不易受陆地灾害的影响（可靠性高）；只要设置地球站电路即可开通（开通电路迅速）；同时可在多处接收，能经济地实现广播、多址通信（多址特点）；电路设置非常灵活，可随时分散过于集中的话务量；同一信道可用于不同方向或不同区间（多址联接）。 1、卫星通信系统基本概念 1.1系统组成 卫星通信系统由卫星端、地面端、用户端三部分组成。卫星端在空中起中继站的作用，即把地面站发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站，卫星星体又包括两大子系统：星载设备和卫星母体。地面站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户也可以通过地面站出入卫星系统形成链路，地面站还包括地面卫星控制中心, 及其跟踪、遥测和指令站。用户段即是各种用户终端。 叮搬迅地球』占 1.2卫星通信网络的结构 点对点：两个卫星站之间互通；小站间信息的传输无需中央站转接；组网方式简单。
星状网：外围各边远站仅与中心站直接发生联系，各边远站之间不能通过卫星直接相互通信（必要时，经中心站转接才能建立联系）。 网状网：网络中的各站，彼此可经卫星直接沟通。 混合网：星状网和网状网的混合形式 星状网网状网混合网 1.3卫星通信的应用范围 长途电话、传真 电视广播、娱乐 计算机联网 电视会议、电话会议 交互型远程教育 医疗数据 应急业务、新闻广播交通信息、船舶、飞机的航行数据及军事通信等 1.4卫星通信使用频率 电波应能穿过电离层，传输损耗和外部附加噪声应尽可能小 有较宽的可用频带，尽可能增大通信容量 较合理的使用无线电频谱，防止各宇宙通信业务之间及与其它地面通信业务之间产生相 互干扰
. . . . . 图1：微带天线的结构 一、 实验目的 ●利用电磁软件Ansoft HFSS 设计一款微带天线。 ◆微带天线要求：工作频率为2.5GHz ，带宽 (回波损耗S11<-10dB)大于5%。 ●在仿真实验的帮助下对各种微波元件有个具体形象的了解。 二、 实验原理 1、微带天线简介 微带天线的概念首先是由Deschamps 于1953年提出来的，经过20年左右的发展，Munson 和Howell 于20世纪70年代初期制造出了实际的微带天线。微带天线由于具有质量轻、体积小、易于制造等优点，现今已经广泛应用于个人无线通信中。 图1是一个简单的微带贴片天线的结构，由辐射源、介质层和参考地三部分组成。与天线性能相关的参数 包括辐射源的长度L 、辐射源的 宽度W 、介质层的厚度h 、介质 的相对介电常数r ε和损耗正切 δtan 、 介质层的长度LG 和宽度WG 。图1所示的微带贴片天线是采用微带天线来馈电的，本次将要设计的矩形微带贴片天线采用的是同轴线馈电，也就是将同轴线街头的心线穿过参考地和介质层与辐射源相连接。 对于矩形贴片微带天线，理论分析时可以采用传输线模型来分析其性能，矩形贴片微带天线的工作主模式是TM10模，意味着电场在长度L 方向上有2/g λ的改变，而在宽度W 方向上保持不变，如图2（a ）所示，在长度L 方向上可以看做成有两个终端开路的缝隙辐射出电磁能量，在宽度W 方向的边缘处由于终端开路，所以电压值最大电流值最小。从图2（b ）可以看出，微带线边缘的电场可以分解成垂直于参考地的分量和平行于参考地的分量两部分，两个边缘的垂直电场分量大小相等、方向相反，平行电场分量大小相等，方向相反；因此，远区辐射电场垂直分量相互抵消，辐射电场平行于天线表面。
毕业设计（论文） 题目名称：某小区高层住宅楼的电气设计 学院名称： 班级： 学号： 学生姓名：黄小毛 指导教师：王晓雷郭丽娜 2013年3月 论文编号：
摘要 本课题研究的内容涉及强电和弱电两部分，包括电力、照明、防雷、接地、以及配电系统、负荷计算、供电电源和电压的选择、设备选型和弱电系统。其中电力系统设计主要包括确定电压等级、供电方式；照明系统设计主要包括照度计算灯具选择及插座数量的确定；防雷接地系统设计包括防雷等级及各种防雷措施，接地选择和测试方法；负荷计算主要是确定导线截面、型号和断路器等配电设备的选型；弱电系统设计利用现代先进的计算机硬件及软件技术设计符合国家各项相关标准的大楼的综合布线系统、电话、CATV、计算机网络布线、楼宇对讲、消火栓按钮系统等子系统。 本设计依据国家相关强制性规范以及该行业相关规定，并结合实际建筑物特点合理的选择方案，以达到科学规范，经济实用。 本设计的最终设计结果为建筑电气施工图，力求通俗易懂，使施工人员准确无误的按照设计方案进行施工，图纸以A3工程图纸打印而出，并附相关文字或者图表加以说明。 关键词：电力系统，照明系统，防雷接地系统，弱电系统
目录 1 引言 (1) 2 设计说明................................. 错误!未定义书签。 2.1设计项目基本情况 ...................... 错误!未定义书签。 2.2设计任务 .............................. 错误!未定义书签。 2.3设计原则 (2) 2.4基本要求 (2) 3 负荷计算 (3) 3.1负荷分级 (3) 3.2负荷统计 (4) 4 配电系统 (6) 4.1配电系统 (6) 4.2配电方式 (8) 4.3电缆敷设方式 (9) 4.4电缆、电线选型 (9) 5 照明系统 (11) 5.1概述 (11) 5.2照度计算 (11) 5.3照明光源选择 (14) 5.4照明计算 (15) 6 插座系统设计 (17) 6.1概述 (17) 6.2设计内容 (17) 7 防雷与接地系统.......................... 错误!未定义书签。9 7.1防雷系统 (19) 7.2接地系统 (21)
HFSS 天线设计实例 这是一种采用同轴线馈电的圆极化微带天线 切角实现圆极化 设计目标!(具体参数可能不精确，望大家谅解)主要讲解HFSS操作步骤! GPS微带天线:介质板:厚度:2mm,介电常数:2.2,大小:100mm*100mm 工作频率:1.59GHz,圆极化(左旋还是右旋这里不讲了哈),天线辐射在上半平面覆盖! 50欧同轴线馈电, 1、计算参数 首先根据经验公式计算出天线的基本参数，便于下一步建立模型。 贴片单元长度、宽度（正方形贴片长宽相等）、馈电点位置，分离单元长度.下表是经HFSS分析后选择的一组参数：
2、建立模型 首先画出基板50mm*50mm*2mm 的基板 起名为substrate 介电常数设置为如图2.2的，可以调整color颜色和transparent透明度便于观察 按Ctrl+D可以快速的使模型全可见！按住Ctrl+Alt键，拖动鼠标可以使3D模型自由旋转同理，我们画贴片：
1、在基板上画出边长65mm（假设用公式算出的是这么多）的正方形 2、起名为patch,颜色选绿色，透明度设为0。5 画切角是比较麻烦的 1、用画线条工具，画三线段，坐标分别是0.5.0, 5.0.0, 0.0.0 2、移动三角形，选中polyline1,选菜旦里edit\Arrange\move,先确定坐标原点或任一点为基准点，将三角形移动到左上角和贴片边沿齐平。 3、复制三角形，选中polyline1,选菜单里edit\arrange\duplicate\around axis,相对坐标轴复制，角度换成180，然后在右下角就出现了相对称的另一个三角形。 4、从patch上切掉对角上的分离单元polyline1和polyline1_1: 选中patch、polyline1和polyline1_1，选菜单里3D modeler\Boolean\Subtract 把polyline1和polyline1_1从patch上切掉最后剩下 先在介质板底面画一个100mm*100mm的正方形作为导电地板。起名为 ground 下面就是画馈源了：我们采用同轴线馈电，有两种建模方法： 1、在馈电点画一0.5mm的铜柱代表同轴线内导体，起名为feed 2、在介质板底面馈电点处画一1.5mm的圆，起名为port 3、复制port为port1,复制feed为feed1 4、复选port和feed1，执行菜单里3D Modeler\Boolean\Subtract，使port成为一个内径0.5mm外径1.5mm
自动化专业毕业设计题目汇总大全 【本文由大学生电脑主页( )收集整理，大学生电脑主页——大学生的百事通】基于PLC的电梯控制系统设计直流电机调速系统的鲁棒控制 2-D 状态滞后系统的保性能控制 智能型互感器校验仪的设计研究 粒子群优化算法在图像分割中的应用 热力网预测控制系统的研究 电梯群控系统的模糊控制技术研究 EP-2600磨边机计算机控制系统的设计 无线网络拥塞控制源端算法研究 足球机器人基本动作和策略研究 基于西门子6RA70的直流调速系统的实验研究 机器人虚拟样机的自动生成 《工业控制网络》教案的设计 六维力传感器动态性能的仿真研究 450可逆冷轧机主传动控制系统设计 用MCGS组态软件的热交换站PLC监控系统设计 基于计算力矩结构的不确定机械手轨迹跟踪控制 基于蚁群算法的物流运输车辆优化调度研究 PLC在4000T压力机的控制系统中应用研究 基于遗传算法的多级阈值图像分割 防盗报警系统的设计 岩芯钻探工程单片机故障检测控制系统设计 二自由度PID控制系统设计与研究 基于MapObjects城市智能交通信息系统的研究 基于数据融合的高炉炉衬超声测厚系统研究 发电厂燃煤锅炉燃烧单片机控制系统设计 腈纶水洗牵伸机组变频调速系统设计 线性二次型最优控制器的设计与应用 不确定机械手变结构控制 机器人网站设计 利用径相基网络、BP网络逼近函数的研究 Delta算子控制及系统设计研究
高带宽时延积网络的主动队列管理算法研究 西门子PLC与调速装置的通讯及调速控制的实现 风力驱动的永磁同步发电机系统的建模与控制 灰色广义预测控制研究 基于MATLAB的反馈控制理论CAI软件制作 无线传感器网络跨层优化与控制 脂硬砂水玻璃造型生产线PLC控制系统的设计 水洗牵伸机组直流传动控制系统设计 PAC在锅炉控制系统中的应用研究 650可逆冷轧机液压厚控系统设计 超声波开式流量计的设计 超导线材轧机卷取控制 基于模糊神经网络算法的倒立摆控制系统 实时内核中任务之间的通信与同步的研究 基于T-S模型的非线性系统模糊建模方法及其应用研究模糊控制器的仿真研究 高强度rijndael密码的JAVA软件设计 网络控制系统的Markov建模、分析与设计 网络控制系统的性能分析及仿真研究 篦冷机熟料冷却风优化分配模型研究 多通道脑电信号动力学相似性研究 TLJ900型架桥机控制系统设计 梭床PLC控制系统研究 三角型结构非线性系统的参数辨识与控制 五层液压电梯微机控制系统 二维机器蛇控制技术研究 钢板打印机电气控制系统设计 五层XPM型电梯改为PLC控制 数字直流双闭环控制系统的研究 脑电信号源定位成像软件设计 EP-2600自动晶片磨边机控制软件设计 四辊可逆冷轧机可控制硅直接张力自适应控制研究RSA密码JAVA软件编程及FPGA芯片设计
大学毕业设计论文 题目船载卫星通信地球站监控系统分析及软件设 计 专业通信工程 学生姓名XXX 班级学号XXXXX 指导教师XXX 指导单位XXXXXXXX
摘要 在突发灾难情况下，现有的地面通信网络，往往很容易遭到破坏，且难以快速恢复，此时建立先进的应急通信系统显得格外重要。快速反应，应急开通，是抢险救灾服务中争取时间、减少损失的关键，它甚至关系到救援行动的成败。然而目前的“动中通”虽然已经应用于应急通信，但是仍然有不尽如人意的地方，未来的“动中通”应具有良好的人机界面和高度的可靠性，以嵌入式处理芯片和嵌入式实时操作系统为标志。 本课题研究是的船载卫星站监控器，它是控制物体在运动状态下能够实现实时通信、精确定位的功能。与此同时会涉及到动载体卫星通信的工作原理的理解。所谓动载体卫星通信，其工作原理是：载体在移动过程中，由于其姿态和地理位置发生的变化，会引起原对准卫星天线偏离卫星，使通信中断，因此必须对载体的这些变化进行隔离，使得天线不受影响并始终对准卫星。这就是天线稳定系统要解决的主要问题，也是移动载体进行不间断卫星通信的前提。 对于本次课题研究的主要任务是实现船载卫星站系统的监控功能，并且利用KEIL集成开发平台软件辅助实现天线监控系统的各部分功能，包括电子罗盘数据采集和处理程序的编写、监控器面板键盘程序的编写以及监控器液晶显示器显示程序的编写等。 关键词：卫星移动通信,动中通,捷联技术,单脉冲自跟踪
ABSTRACT In case of sudden disasters, the existing terrestrial telecommunication networks are often easily damaged and difficult to be recovered, Seting up an advanced emergency communications system is particularly important at this time. The rapid response and emergency open is the key to gain time to reduce the loss in the emergency rescue. Though some types of "mobile communications services" have been used in emergency communications, there are some failures in these systems, such as higher costs, poor human-computer interface. The new type of "mobile communications"system should solve those problems and enhance the reliability, the embedded chips and embedded real-time operating system will be wildly applied. The vehicle "mobile communications" reaserched in this issue can be installed in a normal cross-country vehicles and has merit of miniaturization, light-duty, rapid response, high tracking precision which improve the mobility of vehicle, so that it can automatic track satellite and set up satellite communications link qucikly, and satisfy the needs of the emergency communications and control. This research is a satellite station on board to monitor, it is to control the state of an object in motion to achieve real-time communications, precision positioning capabilities. At the same time would involve moving the satellite communications carrier the understanding of the working principle. The so-called dynamic carrier satellite communications, and its working principle is: the process in the mobile carrier, because of their attitude and location changes, will cause deviation from the original aligned satellite satellite antenna, so that communication interruption, it is necessary to isolate these changes in carrier so that the satellite antenna is not affected and always aligned. This is the antenna stabilization system to solve the main problem is uninterrupted mobile satellite communications carrier the premise. For this research the main task is to achieve satellite station ship monitoring systems, and integrated software development platform using KEIL assisted to achieve the various parts of the antenna control system functions, including electronic compass data acquisition and processing procedures for the preparation, monitoring panel keyboard and monitor procedures for the preparation of procedures for the preparation of liquid crystal display and so on. Key word: Satellite Mobile Communication, mobile communication, Strap-down technology，monopulse tracking
卫星通信基础知识 第一节电磁波常识 一、电磁波 振动的电场和磁场在空间的传播叫做电磁波。 由收音机收到的无线电广播信号，由电视机收到的高频电视信号, 医院里物理治疗用的红外线，消毒和杀菌用的紫外线，透视照相用的X射线，以及各种可见光，都属于电磁波。 二、电磁波的频率、波长 人们用频率、波长和波速来描述电磁波的性质。 频率是指在单位时间内电场强度矢量E （或磁场强度矢量H）进行完全振动的次数，通常用f表示。波长是指在波的传播方向上相邻两个振动完全相同点之间的距离，通常用入表示。波速是指电磁波在单位时间内传播的距离，通常用v表示。频率f,波长入，和波速v 之间满足如下关系： v=Xf 如果一电磁波在一秒内振动一次，该电磁波的频率就是1Hz , 在国际单位制中，波速的单位是m/s（米/秒），波长的单位是m（米）, 频率的单位是Hz. 对于无线电信号，它属于电磁波，它的传播速度为光速，即每秒约前进30万公里。 例如：对于一个频率为98MHz的调频广播节目，其波长为 300,000,000 米除98,000,000Hz,等于3.06 米。 不同的频率的（或不同波长）电磁波具有不同的性质用途。人们按照其频
率或波长的不同把电磁波分为不同的种类，频率在300GHz（lGHz=109Hz）以下的波称为无线电波，主要用于广播，电视 或其他通讯。频率在3 X1011HZ-4X 1014Hz之间的波称为红外线, 它的显著特点是给人以“热”的感觉，常用于医学上的物理治疗或红外线加热，探测等，频率在3.84X 1014HZ-7.69X 1014Hz之间的波为 1417可见光，它能引起人们的视觉，频率在8X10Hz-3X10Hz 之间的 波称为紫外线，具有较强的杀菌能力，常用于杀菌，消毒，频率在3X1017 Hz-5X 1019Hz之间的波称为X射线（或伦琴射线）它的穿透能力很强，常用于金属探测，人体透视等，在原子核物理中还有频率为1018Hz-1022Hz以上的射线，其穿透能力就更强了。三、波段与频道 由于利用频率可以计算出波长，一个频率范围将对应一个波长范围，所以频段与波段具有同样的意思。两个叫法是对应的，也是通用的，在电视广播领域中，更多使用波段。 微波是指波长在微米级的无线电信号。 按照波长和用途不同，人们把无线电波又分成许多波段，如表所示。 表无线电波波段的划分 频道是指传送一个信号源节目所使用的频率（或波长）范围。通常一个频段（或波段）能够再分成多个频道。 四、极化方式 当电磁波在空间传播时，其电场强度矢量E的方向具有确定的规律，这种现象称为电磁波的极化。在均匀无限空间中传播的电磁波是一种横波，其电场
射频微带阵列天线设计 摘要 微带天线是一种具有体积小、重量轻、剖面低、易于载体共形、易于与微波集成电路一起集成等诸多优点的天线形式，目前已在无线通信、遥感、雷达等诸多领域得到了广泛应用。同时研究也发现由于微带天线其自身结构特点，存在一些缺点，例如频带窄、增益低、方向性差等。通常将若干单个微带天线单元按照一定规律排列起来组成微带阵列天线，来增强天线的方向性，提高天线的增益。 本文在学习微带天线和天线阵的原理和基本理论，加以分析，利用Ansoft 公司的高频电磁场仿真软件HFSS，设计了中心频率在10GHz的4元均匀直线微带阵列，优化和调整了相关参数，然后分别对单个阵元和天线阵进行仿真，对仿真结果进行分析，对比两者在相关参数的差异。最后得到的研究结果表明，微带天线阵列相较于单个微带天线，由于阵元间存在互耦效应以及存在馈电网络的影响，微带阵列天线的回波损耗要大于单个阵元。但是天线阵列增益明显大于单个微带天线，且阵列天线比单个阵元具有更好的方向性。
关键词：微带天线微带阵列天线方向性增益 HFSS仿真 Design of Radio-Frequency Microstrip Array Antenna ABSTRACT Microstrip antenna is a kind of antenna form with many advantages like,small size, light weight, low profile, easy-to-carrier conformal, easy integration with many other of microwave integrated circuits and so on. Now microstrip array wildly applied in the filed of wireless
沈阳大学 毕业设计 题目模拟交通灯 系别机电系 专业电气自动化技术 班级电气0401 姓名××× 学号×××××× 指导教师××× 日期 2007年12月
设计任务书 设计题目： 模拟交通灯 设计要求： 1.在十字路口的两个方向上各设一组红绿黄灯,显示顺序为：其中一个方向是绿灯、黄灯、红灯,另一个方向是红灯、绿灯、黄灯。 2.设置一组数码管,以倒计时的方式显示允许通过或禁止通行的时间,其中左转灯、绿灯、黄灯、红灯的持续时间分别是15S、30S、3S、48S。 3.当各条路上任意一条出现特殊情况,例如消防车、救护车或其他需要优先放行的车辆时,各方向上均是红灯亮,倒计时停止,且显示数字在闪烁,当特殊运行状态结束后,控制器恢复原来状态,继续正常运行。 设计进度要求： 第一周 第二周 指导教师（签名）：
摘要 设计以单片机为核心部件的模拟交通灯，利用74LS244作为断码驱动器，74LS07作为位码驱动，LED七断数码管作为计时显示用，用发光二极管指示交通的通行，用按键进行紧急事件的发生，使两个方向都亮红灯，绿灯亮通行，红灯亮停止通行。 本设计利用定时器进行定时，使定时器工作于方式一定时50ms，配合软件计数器，调用中断程序使定时器定时20此，达到定时1S的目的，同时调用显示程序，显示到计时的时间，用单片机Intel89S51作为核心部件,8路74ls244总线驱动器作为字形驱动芯片和6路驱动74ls07位选码作为中心器件来设计交通灯控制器，实现了交通灯的控制，显示时间直接通过89S51的P0、P1口输出；交通灯信号通过P3口输出；按件通过p3口输入，本交通灯系统简单，实用性强，成本低，使用维护方便，软件功能强，运行稳定可靠等优点。 关键词：单片机，交通灯，位码，段码，显示
自动化专业本科毕业设计参考题目 题目: 导师: 内容: 要求: 专业不限.. 自动化电气工程及其自动化通信工程电子信息科学与技术电子信息工程生物医学工程部门: 部门不限.. 信通系生物医学工程系 来源: 来源不限.. 科研生产实际自拟其它状态: 可选状态结束状态状态不限.. 列表按默认题目导师专业来源部门限选已选结束日期降序升序排列 陈忠孝曹凯电气工程及其自动化[需要1人,已接受0人] 可选报 [1] 基于单片机的测距系统的软件设计还没有人选报！ 陈忠孝曹凯电气工程及其自动化[需要1人] 详情 [2] 基于单片机的测距系统的硬件设计4016 杨建华专业方向不限[需要1人] 详情 [3] 基于单片机的温室环境测控仪设计4010 杨建华专业方向不限[需要1人] 详情 [4] 基于单片机的全自动豆浆机控制器设计（软件设计）4001 杨建华专业方向不限[需要1人] 详情 [5] 基于单片机的全自动豆浆机控制器设计（硬件设计）4024 李翰山自动化[需要1人] 详情 [6] 多传感器数据采集与传输电路设计4008 苗苗电气工程及其自动化[需要1人] 详情 [7] 移动通讯直放站监控系统设计--软件部分4005 苗苗电气工程及其自动化[需要1人] 详情 [8] 移动通讯直放站监控系统设计--硬件部分4021 苗苗电气工程及其自动化[需要1人] 详情 [9] IC卡煤气表的设计－软件设计4023 苗苗电气工程及其自动化[需要1人] 详情 [10] IC卡煤气表的设计－硬件设计4013 毕雪芹电气工程及其自动化[需要1人] 详情 [11] 单相弧焊逆变电源功率因数校正方法研究4004 毕雪芹电气工程及其自动化[需要1人] 详情 [12] 超声波电源硬件电路设计4002
卫星通信 卫星通信简单地说就是地球上(包括地面和低层大气中)的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星通信的特点是:通信范围大;只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内,从任 何两点之间都可进行通信;不易受陆地灾害的影响(可靠性高);只要设置地球站电路即可开通(开通电路迅速);同时可在多处接收,能经济地实现广播、多址通信(多址特点);电路设置非常灵活,可随时分散过于集中的话务量;同一信道可用于不同方向或不同区间(多址联接)。 卫星在空中起中继站的作用,即把地球站发上来的电磁波放大后再反送回另一地球站。地球站则是卫星系统形成的链路。由于静止卫星在赤道上空360 00千米,它绕地球一周时间恰好与地球自转一周(23小时56分4秒)一致,从地面看上去如同静止不动一样。三颗相距120度的卫星就能覆盖整个赤道圆周。故卫星通信易于实现越洋和洲际通信。最适合卫星通信的频率是1一10GHz 频段,即微波频段、为了满足越来越多的需求,已开始研究应用新的频段,如12G Hz,14GHz,20GHz及30GHz。 在微波频带,整个通信卫星的工作频带约有50OMHz宽度,为了便于放大和发射及减少变调干扰,一般在卫星上设置若干个转发器。每个转发器的工作频带宽度为36MHz或72MHz目前的卫星通信多采用频分多址技术,不同的地球站占用不同的频率,即采用不同的载波。它对于点对点大容量的通信比较适合。近年来,已逐渐采用时分多址技术,即每一地球站占用同一频带,但占用不同的 时隙,它比频分多址有一系列优点,如不会产生互调干扰,不需用上下变频把各 地球站信号分开,适合数字通信,可根据业务量的变化按需分配,可采用数字话 音插空等新技术,使容量增加5倍。另一种多址技术使码分多址(CDMA),即不同的地球站占用同一频率和同一时间,但有不同的随机码来区分不同的地址。它采用了扩展频谱通信技术,具有抗干扰能力强,有较好的保密通信能力,可灵活 调度话路等优点。其缺点使频谱利用率较低。它比较适合于容量小,分布广,有一定保密要求的系统使用。 只有通信技术的不断成熟和发展，无线通信的质量才能得到逐步改善和提高。卫星通信作为一种重要的通信方式，在数字技术的迅速发展推动下，也得到了迅速发展。但是由于陆地光缆通信的迅速发展，对传统的卫星通信产生了重大的冲击。到了２０世纪９０年代中后期，由于卫星通信技术的发展，再加上卫星通信本身所具有的广播式传送及接入方式灵活等特点，使得它在因特网、宽带多媒体通信和卫星电视广播等方面得到了迅速发展。与其他通信技术相比，卫星通信技术有着自己与众不同的特点，主要表现在以下几个方面： １、市场发展潜力大
第一章绪论 一、绪论 1.1课题的研究背景及意义 自古至今，通信无时无刻不在影响着人们的生活，小到一次社会交际中的简单对话；大到进行太空探索时，人造探测器与地球间的信息交换。可以毫不保留地说，离开了通信技术，我们的生活将会黯然失色。近年来，随着光纤技术越来越成熟，应用范围越来越广。在广播电视领域，光纤作为广播电视信号传输的媒体，以光纤网络为基础的网络建设的格局已经形成。光纤传输系统具有的传输频带宽，容量大，损耗低，串扰小，抗干扰能力强等特点，已成为城市最可靠的数字电视和数据传输的链路，也是实现直播或两地传送最经常使用的电视传送方式。随着全球通信业务的迅速发展，作为未来个人通信主要手段的现代通信技术引起了人们的极大关注，我国在移动通信技术方面投入了巨大的人力物力，我国很多地区的电力通信专用网也基本完成了从主干线向光纤过度的过程。目前，电力系统光纤通信网已成为我国规模较大，发展较为完善的专用通信网，其数据、语音，宽带等业务及电力生产专业业务都是由光纤通信承载，电力系统的生产生活，显然，已离不开光纤通信网。 无线通信现状另一非常活跃的通信技术当属，无线通信技术了。无线通信技术包括了移动通信技术和无线局域网（WLAN）技术等两大主要方面。移动通信就目前来讲是3G 时代，数字化和网络化已成为不可逆转的趋势。目前，移动通信已从模拟通信发展到了数字移动通信阶段。无线局域网可以弥补以光纤通信为主的有线网络的不足，适用于无固定场所，或有线局域网架设受限制的场合，当然，同样也可以作为有线局域网的备用网络系统。WLAN，目前广泛应用IEEE802.11 系列标准。其中，工作于2.4GHZ 频段的820.11 可支持11Mbps 的共享接入速率；而802.11a 采用5GHZ频段，速率高达54Mbps，它比802.11b 快上五倍，并和820.11b兼容。给人们的生活工作带来了很大的方便与快捷。 在整个无线通信系统中，用来辐射或接收无线电波的装置成为天线，而通信、雷达、导航、广播、电视等无线电技术设备都是通过无线电波来传递信息的，均需要有无线电波的辐射和接收，因此，同发射机和接收机一样，天线也是无线电技术设备的一个重要组成部分，其性能的优良对无线通信工程的成败起到重要作用。天线的作用首先在于辐射和接收无线电波，但是能辐射或接收电磁波的东西不一定都能作为天线。任何高频电路，只要不被完全屏蔽，都可以向周围空间或
安徽电气工程职业技术学院 毕业论文 题目：梭式窑燃烧系统研究 系部：自动化与信息工程部 专业：电气自动化 姓名： 班级：14电气 学号： 指导教师： 教师单位： 2016年12月28 日 摘要 梭式窑燃烧系统是由燃气燃烧器（烧嘴）、燃气阀组、助燃风机、流量计、压力变送器、点火装置、燃气/空气压力检测装置、火焰监控装置等组成，确保系统在安全、合理的情况下稳定运行。由温度控制系统、燃烧控制系统、压力控制系统、故障报警系统等组成。控制系统包括电源开关、报警装置、PLC、火焰控制器、工控机、继电器等。按照预先设定的升温曲线，经PLC运算，输出信号送给电磁阀，电磁阀接受 PLC 的信号，实现电磁阀的开关，控制燃烧器的大小火以及开关时间。当检测温度与设定温度偏离时，PLC系统控制燃烧器的燃烧功率调节炉内温度。以流程图的形式将炉区所有可控设备显示在一张图上，并将有关热工参数显示在流程图上，同时指示有关设备的
运行状态。 关键词：检测装置；控制系统；PLC；继电器；流程图 目录 1、绪论 (4) 1.1 题目背景及目的 (4) 1.2 论文研究方法 (5) 1.3 论文研究内容 (5) 2、系统简介 2.1空气管路 (6) 2.2燃气管路 (6) 2.3自动控制系统 (6) 2.3.1自动控制器 (6) 2.3.2燃烧器功率调节 (6) 2.3.3压力控制系统 (7) 2.3.4控制系统概述 (7) 2.4设备功能特点 (9) 2.5技术指标 (10) 3、硬件配置 (10) 4、软件设计 (12)
4.1 系统图纸 (12) 4.2 下位机控制 (21) 4.3 上位机 (43) 4.4 通讯 (44) 5、毕业设计总结 (49) 6、参考文献 (50) 7、致谢 (50) 1 绪论 梭式窑是一种以窑车做窑底的倒焰间歇式生产的热工设备,也称车底式倒焰窑，因窑车从窑的一端进出也称抽屉窑,是国内近十年来发展迅速的窑型之一。梭式窑被广泛地使用于艺术陶瓷、日用陶瓷、建筑陶瓷、特种陶瓷、耐火材料及金属热处理行业，要求设计各种性能及不同容积的梭式窑。设计温度700--1800℃，有效容积1--180 ,并可选用氧化或还原烧成气氛；采用先进的可编程窑炉控制系统为用户完成各种产品烧成曲线；梭式窑可采用柴油、煤气、天然气及液化石油气作为燃料。 1.1 题目背景及目的 梭式窑的应用正日益广泛, 它给卫生瓷生产带来的好处是明显的。首先是生产安排非常灵活, 每一窑都可以采用不同的烧成制度, 烧制不同的产品, 很适合现在市场多变的要求; 可以随时根据销售情况决定生产, 可以生产连续窑不易生产的大件、超大件产品, 这些都是连续窑无法比拟的。但它也有许多缺点, 能耗高就是其中关键一项。随着技术水平的提高, 梭式窑的优点正得到充分的发挥, 而过去的缺点更日益成为历史。现在国外引进的梭式窑, 其能耗指标比隧道窑高不出多少, 因此应用也日益广泛, 甚至成为有些厂在小规模生产时的主要设备。但相比较而言,
机械设计制造及自动化专业毕业论文选题一、概述 二、机械设计制造及自动化专业毕业论文选题明细 1.智能挖掘机械三维环境点云数据处理 2.机械臂远程控制的设计与实现 3.石墨烯化学机械抛光液制备及实验研究 4.钆镓石榴石的化学机械抛光工艺研究 5.钛合金化学机械抛光实验研究 6.20CrNi2Mo钢机械化学抛光的影响因素研究 7.5S管理在FH机械厂的应用研究 8.东莞市诚锋机械有限公司一线生产员工流失原因分析及对策研究 9.四自由度搬运机械手 10.对平面关节型（SCARA）机器人的机械结构及控制系统设计 11.工程机械维修平台的设计与实现 12.数控车床自动上、下料机械手设计 13.板栗仁脱出机械设计 14.板栗去外壳机械系统设计 15.核桃脱出机械设计 16.核桃脱外壳机械系统设计 17.点焊机械手设计 18.电动机式小型禽类自动喂食机机械系统设计 19.膜下液体肥料施用机械设计 20.魔方机器人机械手的设计与分析 21.CK0632数控车床上料机械手设计 22.Delta型3D打印机机械结构研究与设计
23.ES600S3全伺服横走机械手机械本体设计 24.NED700S3全伺服横走机械手机械本体设计 25.NJY2000直角坐标机械手机械本体设计 26.NSA700单轴伺服机械手机构设计 27.新电改背景下广州供电局配电自动化系统的管理优化研究 28.机械设计及其自动化（机械设计) 29.焊枪移动型钢模跑轮自动化焊接专机设计 30.自动化养鸡笼的自动供食供水清粪装置的结构设计 31.配网自动化中分布式电源接入建模与影响分析 32.配网自动化中的FTU设计 33.某自动化产线产能提高的优化方案 34.电气炉焊接工艺的自动化控制线设计---磨削结构设计 35.电气炉焊接工艺的自动化控制线设计 36.不同知觉负荷下听觉引起的对侧视皮层激活的自动化程度 37.面向3D打印的支撑自动化生成技术 内部资料，仅供参考。 精品文档
Industry Observation 产业观察 DCW 27 数字通信世界 2019.05 从1964年美国成立国际卫星通信组织（Intelsat ），并于次年发射第一颗商用通信卫星（“Early Bird ”）以来，卫星通信技术蓬勃发展，卫星通信作为地面通信的一种补充通信方式取得巨大的成功，卫星通信已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。 1 V SAT 技术时代 在卫星通信技术早期，甚小孔径终端（VSAT ）解决了天线尺寸和成本对卫星通信发展的限制，这也决定了天线系统的基本拓扑结构是由一个大型中心站与大量小口径天线终端共同构成的一个星型网，通过中心站天线的高G/T 值来弥补小站天线因口径小所导致的链路余量不足的弱点。早期基于VSAT 的卫星通信系统是通信频段集中于L 、S 、C 波段的窄带通信系统。 随着技术进步和人民生活水平提高，对宽带卫星通信的需求应运而生。由于L 、S 、C 的频段带宽资源有限和日趋紧张，国外于上世纪八九十年代就开始了对Ka 频段宽带卫星通信技术的研究。2005年，美国Wild Blue 通信公司成功发射世界第一颗Ka 频段宽带通信卫星并试点应用，此后各国的Ka 频段宽带通信卫星开始向着系统容量更大、用户终端更小、业务速率更大的高通量方向发展。 2 多波束天线技术时代 由于VSAT 天线系统的灵活性不足，并且无法利用频率复用技术来提高频谱效率，卫星通信天线的发展已经转向多波束天线。多波束天线（Multiple Beam Antenna ）从2000年开始迅速发展，由于它能够实现高增益的点波束覆盖，又能在广域覆盖范围中实现频率复用，从而在卫星通信天线系统中得到广泛应用。 多波束天线与数字波束成形不同，它使用大量的点波束实现广域范围覆盖，可用带宽被分为很多个子波段，从而在大量空间独立的点波束之间可以实现每个子波段的复用，这与地面蜂窝通信网络相似，显著地增加了频谱利用率和卫星通信容量。多波束天线技术提高了转发器的功率使用效率和频谱资源利用率，是发展大容量卫星通信系统和增强卫星通信市场竞争力的关键技术，高通量通信卫星时代随之而来。 3 窄带卫星通信VS 宽带卫星通信VS 高通量卫星通信 从早期的窄带卫星通信系统实现基本的卫星通信，到Ka 宽带卫星通信以Ka 频段、大容量、提供宽带互联网接入为标志，开辟了卫星互联网接入的新业务，再到今日以多点波束和频率复用（可以在任何频段复用，目前大多采用Ka 频段）和高波束增益为标志的高通量通信卫星（HTS ，High Throughput Satellite ），通信容量通过分配频谱和频率的服用次数得到大幅度扩大，开启了卫星通信新纪元。 高通量卫星（HTS ）已成为宽带卫星通信的主流，高通量通信卫星在使用相同频率资源的条件下，大幅提升了容量并降低了单位带宽成本，单颗容量可达几十Gb/s 到上百Gb/s ，通信容量比传统通信卫星高数倍甚至数十倍。 4 市场主流卫星通信系统一览 卫星通信技术的发展和通信容量的需求促进了卫星通信从窄带走向宽带，又走向如今的高通量时代，卫星通信系统作为连接底层卫星天线和上层通信应用的重要环节，也在不断的发展演进，结合自己2016年和2017年两次参加中国卫星应用大会以及平常的关注，将当前市场上主流的卫星通信系统整理如下，个别系统资料不足，还需进一步完善。4.1 C omtech 的Heights 系统 2017年5月，Comtech EF Data 公布了Heights 动态网络接入（H-DNA ）技术的性能优势。通过H-DNA ，Heights 网络平台提高了卫星终端用户的体验质量。 Comtech 为Heights 网络平台的返回链路设计了H-DNA 。它为用户、服务提供商和卫星运营商带来了很多新的好处。新的波形、增强带宽管理算法和多级别服务质量（QoS ）的应用使得该返回链路接入方案能够自动响应实时流量需求，根据客户的服务水平协议和网络策略提供最佳的解决方案。 H-DNA 提供亚秒级响应时间来改变用户需求和链接条件，而且不会带来通常与其他返回链路接入技术相关联的过度抖动和延迟。另外，H-DNA 还采用了VersaFEC-2高性能低密度奇偶校验（LDPC ）波形、自适应编码和调制、动态功率控制、互联网协议优化、较低的帧开销、多级QoS 和WAN 优化，与同类的其他解决方案相比，它提供了最多的每赫兹用户IP 数据。 H-DNA 根据网络范围的需求分配容量，并确保随着需求的变化，为网络中的用户和站点即时提供带宽，还可以按照用户需求和服务协议级别，为用户分配所有可用带宽，以确保随时使用所有容量。4.2 C omtech 的ViperSat 系统 Viper sat 系统主站由570L 、564L/562L 以及VMS 、VCS 、VNO 服务器等组成，远端站由570L 、564L/562L 组成，带有网口，可以直接传输IP 数据。 Vipersat 的网管系统由VMS 服务器（1∶1热备份）、VMS 客户端、VCS 服务器和VNO 服务器。其出境TDM 载波，入境S-TDMA （自适应TDMA ）载波，其中TDM 载波为64kb/s ，S-TDMA 载波为128kb/s 。网络为星状网。 Vipersat 系统的业务传输采用的是dSCPC （动态SCPC ）载波，modem570L 会自动检测（根据QoS 、协议等）网口收到的数据，并根据需求向主站发送业务申请。主站收到业务申请后会通过TDM 载波发送配置参数，调整远端站（主-远端通信或者（远端-远端）的参数，建立2M 甚至以上的SCPC 通信连接。当通信结束后，modem570L 检测到网口没有收到类似数据时，向主站发送申请，主站通过TDM 下发配置参数，断掉SCPC 链路，远端站改为发S-TDMA 载波。 Vipersat 系统中使用的570L 采用的调制编码与纠错方式是DVB-S 体制，其调制方式为：B/SK/ QPSK/8PSK16QAM 等调制方式，前向纠错编码方式为TPC 、viterb 、RS 和TCM 码。4.3 S TE 的iDirect 系统 iDi rect 系统主站为插卡式设备，主要由电源板、调制板、 卫星通信系统汇总 任 政，陈 霁 摘要：本文综合介绍了各种卫星通信系统，阐述了卫星通信作为地面通信的一种补充通信方式取得巨大的成功，卫星通信已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。 关键词：卫星通信系统；VSAT ；多波束；高通量doi ：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2019.05.015中图分类号：TN927+.2 文献标示码：A 文章编码：1672-7274（2019）05-0027-03