车载卫星通信系统振动设计与分析(1)
微波通信系统的天线设计和性能分析
微波通信系统的天线设计和性能分析微波通信系统是指频率在1GHz至30GHz之间的通信系统,它被广泛应用于卫星通信、雷达、无线电等多个领域。在微波通信系统中,天线是实现无线电信号的传输和接收的关键组件之一。本文将介绍微波通信系统中天线的设计和性能分析。
一、微波通信系统中的天线设计
1.天线的基本原理
天线是电磁波的发射和接收器件,它将电流转换为无线电磁波并将无线电磁波转换为电流。在微波通信系统中,天线的设计要根据频率要求、辐射参数以及实际应用环境等方面进行考虑。
2.天线的结构和特性
微波通信系统中使用的天线主要有微带天线、束流天线、全向天线和定向天线等。它们在结构和性能上具有不同的特点,如微带天线适用于小型化设备,全向天线适用于需要广泛覆盖区域的场合,定向天线适用于长距离传输、高速传输及对信号抗干扰要求高的场合等。
3.微波天线的设计步骤
微波天线的设计步骤一般分为以下几个步骤:
(1)确定工作频带和相关性能指标,如工作频率、辐射功率、辐射方向等。
(2)选择适当的天线类型,如微带天线、束流天线、全向天
线或定向天线等。
(3)优化天线的结构参数,如天线的长度、宽度、形状和材
质等。
(4)进行天线的仿真和分析,如使用电磁场仿真软件进行仿
真和分析。
(5)制作天线并进行测试和调试,如使用矢量网络分析仪进
行测试和调试,确保天线达到设计要求。
二、微波通信系统中天线性能分析
1.天线的增益和方向图
天线的增益是用来衡量天线向特定方向辐射电磁辐射能力的一
个参数。方向图是衡量天线辐射方向和辐射功率分布的参数。
2.天线的匹配和带宽
2023届山东省青岛市高三下学期第二次适应性检测(二模)物理试题(含答案解析)
2023届山东省青岛市高三下学期第二次适应性检测(二模)
物理试题
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题1.某同学在研究光的衍射现象时,用a 、b 两种单色光照射同一单缝,在光屏上分别观察到如图甲、乙所示的衍射图样。关于a 、b 两种单色光,下列说法正确的是()
A .在水中传播时,b 光波长较大
B .在水中传播时,b 光的传播速度较大
C .经同一双缝干涉装置发生干涉,a 光的干涉条纹间距较小
D .若用a 光照射钾金属能发生光电效应,则用b 光照射也能发生光电效应2.我国研制的“复兴号动车组”首次实现了时速350km/h 的自动驾驶,此时多普勒效应会影响无线通信系统稳定,这要求通信基站能分析误差并及时校正。如图一辆行驶的动车组发出一频率为0f 、持续时间为0t ∆的通讯信号,与动车组行驶方向在同一直线上的通信基站A 、B 接收到信号的频率和持续时间分别为A f 、A t ∆和B f 、B t ∆,下列判断正确的是()
A .00
,A A f f t t >∆<∆B .00,A A f f t t <∆>∆C .00,B B f f t t >∆>∆D .00
,B B f f t t <∆<∆3.2023年4月12日,中国的“人造太阳”成功实现稳态高约束模式等离子体运行时间403s ,创造了世界记录。“人造太阳”在工作时进行两种热核聚变反应:
234112H+H He+X+17.6MeV →和334222He+He He+2Y+12.86Mev →,其内部结构如图,下列说法正确的是()
完整word版,1、卫星链路通信系统与SIMULINK仿真(上行链路)
卫星链路通信系统与SIMULINK仿真
一、实验内容
题目1
题目内容:理解信源编码在数字通信系统中的作用,研究SCPC系统中PCM编码方式。利用MATLAB/SIMULINK通信模块库提供的基本模块搭建、编写PCM信源编码/译码模块,完成语音信号的编码/译码过程。通过参数设置,完成基本的运行调试,得到相关的运行结果,验证仿真过程的正确性。
1.实现框图
图1PCM信源编码
2.实验结果与分析
图2接收端PCM 译码与发送端结果显示
从图2我们可以看出,PCM 解调得到的信号和发送端信号是相同的频率,验证了PCM 调制的有效性和可靠性,但是解调得到的信号和原有信号相比出现了时延的情况,这也说明在通信过程中此类情况无避免。题目2
题目内容:了解SCPC 系统中信号调制/解调的实现机制。利用MATLAB/SIMULINK 通信模块库提供的基本模块搭建、编写BPSK(QPSK>调制/解调模块,完成信号的调制/解调的过程,并输出调制/解调前后的星座图和频谱图。1. 实现框图
图3信号调制/解调过程
2. 实验结果与分析
Transmit Filter1Transmit Filter Modulator Baseband Demodulator
Baseband Generator Channel
图4发送地球站端QPSK调制后的星座图
图5接收解调信号星座图
从图4和图5中可以看出,信号经过调制解调并叠加噪声之后,接收信号的星座图出现了明显的抖动,出现了不同程度的相位模糊,在不同信噪比情况下,信噪比的值越大,星座图点的分布越集中,与发送端信号相比,误码率也越低,相反,信噪比越小,星座图点的分布越分散,误码率也越低。
物联网技术基础(习题卷19)
物联网技术基础(习题卷19)
第1部分:单项选择题,共56题,每题只有一个正确答案,多选或少选均不得分。
1.[单选题]除了国内外形势的发展需求之外, ( )也推动了物联网快速发展。
A)金融危机蔓延
B)其他领域发展乏力
C)技术逐步成熟
D)风投资金关注
答案:C
解析:
2.[单选题]SDH传送网可以从垂直方向分解成三个独立的层网络,即电路层()和传输媒质层。
A)网络层
B)运输层
C)应用层
D)通道层
答案:D
解析:
3.[单选题]OSPF协议是( )。
A)域内路由协议
B)域间路由协议
C)无线路由协议
D)应用层协议
答案:A
解析:
4.[单选题]常用的室内照明电压220V是指交流电的()
A)瞬间值
B)最大值
C)平均值
D)有效值
答案:D
解析:
5.[单选题]被称为世界信息产业第三次浪潮的是( )
A)计算机;
B)互联网;
C)传感网;
D)物联网
答案:D
解析:
6.[单选题]系统管理员有权根据情况对帐号进行删除,针对连续____未使用的帐号执行删除。
A)1个月
7.[单选题]下列选项中( )不是网络的基本拓扑结构。
A)星型拓扑
B)环型拓扑
C)交换拓扑
D)总线型拓扑
答案:C
解析:
8.[单选题]大规模的智能终端设备实现互联后,()是广泛关注的问题。
A)安全
B)数据分析
C)技术开发
D)运维
答案:A
解析:
9.[单选题]以下对物联网业务控制面信令流程描述错误的是:
A)UE刚开机时,先进行物理下行同步,搜索测量进行小区选择,选择到一个suitable或者acceptable小区后,驻留并进行附着过程。
B)UE在IDLE模式下,需要发送业务数据时,发起service request过程。
车载卫星通信系统振动设计与分析[VIP上传]
车载卫星通信系统振动设计与分析
摘要:介绍了车载卫星通信系统振动产生的原因,并结合振动理论,着重分析了进行车载卫星通信系统振动设计的途径与方法,有助于提高系统的抗振能力。
关键词:固有频率;结构谐振;加固设计;振动隔离;振动试验
1前言
车载卫星通信系统主要由三部分组成:一是前端天线系统设备,包括天线、馈线、以及天线座与传动系统;二是电子设备部分,包括接收、发射和信道等;三是运输载体和系统保障设备,包括车辆、方舱、电源和空调等。这些设备在运输和使用过程中,由于内外因素的影响,会产生振动。
产生振动的原因主要有:
·运输状态下,路面的不平整性引起各设备的上下、前后、左右多方向的振动;
·工作状态下,天线系统的结构谐振;
·工作状态下,风载造成的天线激振;
·包括电源、空调、风机在内的各有源设备工作时的自主振动。
其中前两个因素对系统的电讯性能以及系统的稳定性影响最大,容易引起设备的破坏。其现象大致分两类:
·结构与工艺性破坏,如结构件的疲劳、断裂、磨损、连接件的松动、分离等;
·功能与性能性破坏,包括工作失灵、性能降低以及超出容差范围等。
为此,对车载卫通系统的振动进行控制和分析十分必要。由于保障设备一般由专业厂家提供,所以着重探讨天线系统与电子设备的抗振设计,并从振源的控制、结构的加固设计、设备的减振隔振、试验的验证等四方面进行分析。
2设计与分析
2.1改善运输环境,控制振源
在运输状态下,公路运输环境最为恶劣,因此,以公路运输环境来作为系统的运输环境。公路运输环境是一种宽带振动,它是由于车体的支承、结构与路面平度的综合作用产生的。车体在上下、前后、左右方向上同时存在不同的振动,而上下方向的振动量又最为严重〔1〕〔2〕。所以,运输环境下着重分析设备上下方向的振动。
卫星通信系统与技术-PPT课件
4.1 传输方程
4.1.1 引言
图4-1绘出与链路设计有影响的、一个网络的主 要组成部分。由信号的始发站到终点站,从无 线电链路设计的目标来看,可以划分为:地球 站 ~ 卫星链路 (或上行链路);卫星;卫星 ~ 地 球站 (或下行链路) 三部分。
图4-1 用于端对端链路设计的、 从信号始发站到终点站的无线电链路划分
卫星通信系统与技术
陈振国 杨鸿文 郭文彬 编著 北京邮电大学出版社
第四章 卫星链路设计
4.1 传输方程 4.2 基本卫星链路分析 4.3 卫星链路干扰分析 4.4 降雨衰减分析
4.5 信号阻挡和多径衰落 4.6 卫星系统的可用度和设计实例
第四章 卫星链路设计
4.5 信号阻挡和多径衰落 4.6 卫星系统的可用度和设计实例
4.2.1 上行载噪比计算
图4-4 基本卫星链路 (睛天,卫星转发器是透明型)
上行载噪比为:
2
C NuE LuL I' R 4 P fcuduG Tu uk1B ,
C Nu
Pfd4cf2u2G Tuuk1B
整个卫星链路载噪比
C N
(E
(EIRS)P(c/4fddd)2(G/L") IRS)P(c/4fddd)2(G/L")(C/N)u1
kTwenku.baidu.com
B
C Nu1 (ELI"RS)P(4fcddd )2(G T)(k1B)11
卫星通信系统的鲁棒性设计与分析
卫星通信系统的鲁棒性设计与分析
卫星通信系统是现代通信技术中的关键组成部分,它具有广泛的应用领域和多样化的用户需求。然而,在实际应用中,卫星通信系统必须面临各种各样的环境和干扰,这将直接影响到系统的鲁棒性和可靠性。因此,为了保证卫星通信系统的稳定运行,必须对其鲁棒性进行设计和分析。
一、卫星通信系统的鲁棒性概述
鲁棒性是指系统对环境变化、异常输入、系统故障等不确定性因素的适应能力,也可以理解为系统的稳健性。在卫星通信系统中,鲁棒性是指系统对恶劣天气、信道干扰、硬件故障等不确定性因素的适应能力。卫星通信系统的鲁棒性设计和分析是保证通信系统稳定运行和可靠性的重要手段。
二、卫星通信系统的鲁棒性设计
卫星通信系统的鲁棒性设计主要包括两个方面:设计鲁棒性系统和改进现有系统的鲁棒性。
1. 设计鲁棒性系统
为了实现卫星通信系统的鲁棒性设计,需要从系统设计的起点就注重鲁棒性的考虑。首先,需要在系统设计中加入异常处理和故障排除的机制。例如,卫星通信系统应该具有自动重传机制,
以应对数据传输的干扰和丢包问题。其次,需要考虑信道变化对通信系统的影响,例如,应该设计不同的信道方案,以适应不同天气和信道环境下的通信需求。此外,卫星通信系统应该具有自愈性能,能够在出现系统故障时进行自动恢复和修复。
2. 改进现有系统的鲁棒性
卫星通信系统的鲁棒性不仅仅是在系统设计时考虑的问题,还需要对系统进行改善和升级,以提高系统的鲁棒性。例如,可以通过加密、抗干扰等技术手段来防范外部攻击和干扰。此外,卫星通信系统应该具有实时监测和分析功能,以及快速反应和处理异常情况的能力。
卫星通信网络设计与实现
卫星通信网络设计与实现
随着全球信息交流的日益加快,卫星通信网络的需求也随之增长。在今天的数字化时代,卫星通信网络已成为了连接地球各个
角落的最主要的通信手段之一。在本文中,我们将探讨卫星通信
网络的设计和实现。
一、卫星通信网络的基本原理
在卫星通信网络中,卫星是连接地面和空中之间的一个重要的
中介。卫星的基本原理是利用通信卫星的高度和轨道来实现全球
通信的技术。卫星控制中心是卫星运行的重要控制和管理系统,
它通过网络与卫星进行控制和管理。
在卫星通信网络中,卫星可以将信息从发射站中转发到接收站,实现远距离的通信。无论是语音、数据、图像等各种信息,只需
要通过信号转换的方式即可传输。通信卫星一般都安装在地球轨
道上,能够覆盖全球范围内的信号通信。
二、卫星通信网络的设计步骤
1.需求分析
在设计卫星通信网络之前,必须先进行需求分析。需求分析是
一个非常重要的设计步骤,它决定了卫星通信网络的性能和应用
范围。主要包括网络范围、信号覆盖范围、传输容量、传输速度
等方面。
2.选型设计
在需求分析之后,就要进行卫星的选型设计。这个步骤包括卫
星数量和轨道设计,通信卫星的流量和功率要配置合理,卫星的
质量、设计和生产的时间和成本都要考虑在内。
3.系统设计
系统设计是一个卫星通信网络工程的核心部分,它主要包括卫
星的控制系统和卫星通信系统、地面站的建设、调试和维护等工作。这个步骤要根据具体的应用需求,考虑系统的稳定性、信号
处理能力、数据传输速度、数据传输方式等方面,建立一个高效、稳定、可靠的卫星通信网络系统。
三、卫星通信网络的实现
卫星通信网络的实现需要经过卫星的发射、移位、导航、轨道
卫星移动通信系统的监测效果仿真分析
DCW
Radio Wave Guard
电波卫士
1 研究背景
我国幅员辽阔,地理环境复杂,在部分偏远地区地面蜂窝网络不能完全覆盖。卫星移动通信系统作为陆地蜂窝通信系统的扩展和延伸,不受地域和天气的制约,是应急通信的首选方式。卫星移动电话利用地球静止轨道卫星或中、低轨道卫星作为中继站,实现区域乃至全球范围内的移动通信。卫星移动电话终端具备便携性、易用性、隐蔽性、不受公众移动通信管理手段控制等特点。自1976年Marist 系统商用以来,铱星、全球星、欧星、亚星、天通等窄带卫星移动电话持续发展[1]。
2022年下半年,中国移动联合中兴通讯等厂商发
布全球首个运营商5G 非地面网络(NTN )技术外场验证成果。普通手机与远在3.6万千米之外的静止轨道卫星通信,像发微信一样,实现短消息和语音对话。此成果基于3GPP 公开协议,手机终端依次通过卫星、信关站、NTN 基站,接入地面核心网和业务平台,最终实现空天地一体贯通[2]。
随着卫星移动电话在各领域的应用日益增多,对
卫星移动通信系统的监测需求也日益凸显。本文基于ITU 报告中的参数,对典型卫星移动通信系统的监测
效果进行仿真分析评估。
对卫星移动通信系统上行链路和下行链路的监测,分别对应卫星通信终端和卫星空间电台的监测。一般卫星通信系统的通信链路包含用户链路和馈电链路,本文重点研究对用户链路的监测,包括用户上行链路和用户下行链路。
2 下行链路监测效果分析
卫星频谱资源为稀缺的高价值资源,对卫星频谱资源的日常使用情况开展监测和分析,有利于掌握频谱资源使用情况,进而优化频谱资源配置。
车载卫星通信系统振动设计与分析
车载卫星通信系统振动设计与分析
车载卫星通信系统(Vehicle-Mounted Satellite Communication System,VMSCS)是一种采用卫星通信技术的移动通信系统,它可以让车辆在不同地域、不同环境下进行远距离通信。VMSCS主要由卫星信号接收器、射频传输系统、终端设备和车载天线组成。其中,车载天线作为系统中重要的组成部分之一,其设计和安装都至关重要,特别是振动问题需要让人们充分重视。
1. 车载卫星通信系统振动的现象与原因
车载卫星通信系统振动问题的主要表现为系统在行驶过程中出现抖动、颠簸、跳动等情况,严重时会影响系统的稳定性和正常的通信效果。振动的根本原因是车辆在高速行驶或者复杂路面情况下受到的外力干扰,包括路面颠簸、弯道行驶时的侧向力、车体重心变化等。
2. 车载卫星通信系统振动的影响
振动会严重影响车载卫星通信系统的使用,并可能导致设备故障以及系统通信信号不良。具体影响有以下几个方面:
(1)车载天线振动会导致信号接收机器进行扰动,使得信噪比下降,为了保证系统的通信可靠性,需要尽量避免这种情况的发生。
(2)若车载天线振动过程中反复变换方向,将会产生拍照或穿插信号干扰,这会在一定程度上影响通信质量。
(3)振动过程中,车载卫星通信系统的各个连接件、线缆、电器元件等都可能遭遇力的摩擦与冲撞,这会导致系统元器件破损、连接异常等问题,进而影响通讯质量和安全性能。
3. 车载卫星通信系统振动设计和实现
为了解决车辆行驶过程中产生的振动问题,我们可以采用以下方法:
(1)在天线设计过程中避免使用过于脆弱的结构,选择具有较高韧性、较高抗振性能的材料,并对天线内部采取固定和缓冲结构保证其不会发生脱落和震动。
动中通卫星通信系统解决方案
平板动中通通信系统方案
车载平板动中通天线是专为应急指挥通信市场开发,该产品已被军队、武警、公安、消防、应急、电力等多个行业采用,性能稳定可靠。该平板车载系统相比传统抛物面天线系统有如下特点:
系统可在静态、动态、斜坡等状况下实现上电全自动寻星、锁定;
系统采用高增益的平板波导阵列天线,使系统具有较高的增益,确保高清图像及数据的传输,并且降低了天线的整体高度(≤355mm),非常适合SUV 车,保证车辆行驶的通过性和美观性;
采用高精度惯性系统作为控制基础,使产品具有较高的跟踪精度和较长的遮蔽保持时间;
系统采用卫星信标跟踪技术与传感器误差修正技术相结合的闭环控制方式,提高系统的工作可靠性;
产品采用模块化设计,内部部件采用模具铸造,大大提高了生产效率和可维修性;
自动寻星:系统设置后,全部操作均可自动完成,并能够在静态或运动条件下进行上电初始化、初始对星等操作;
自动跟踪:在动态条件下,方位、俯仰、极化全自动跟踪,使天线始终对准所选目标卫星;
遮挡后再捕获:当天线长时间被遮挡而导致丢星,遮挡消除后系统可快速恢复(遮挡20分钟恢复时间<2s);
天线安装无方向要求,可随意方向安装,具有很高的平台安装适应性;
本系统对星时间短,冷启动在80秒内,热启动在50秒内。(无遮挡情况下);
天线系统高度集成,整机重量≤75Kg。
车载系统设计原则如下:
通得快。选用机动性好的平台,在各种恶劣条件下,以最快的速度达到任务地域,快速建立通信联络,保障现场应急指挥顺畅。
通得上。综合多种通信手段,针对不同保障需求,形成能力互补手段融合,确保在各种复杂环境下全方位、全天候通信。
Matlab在卫星通信系统设计中的应用指南
Matlab在卫星通信系统设计中的应用指南引言:
卫星通信系统作为现代通信领域的重要组成部分,起着承载大量数据传输以及提供全球通信的关键作用。而在卫星通信系统的设计中,Matlab作为一种非常强大的工具,提供了众多功能和算法,可以帮助工程师们更加高效地进行系统设计和性能分析。本文将介绍Matlab在卫星通信系统设计中的应用指南,以帮助读者更好地了解如何利用Matlab进行卫星通信系统的设计和优化。
一、卫星链路建模与仿真
在卫星通信系统的设计中,首先需要建立合理的链路模型,以便进行性能评估和优化。Matlab提供了丰富的工具和函数,可以用于卫星链路的建模与仿真。
1.信道建模
Matlab提供了多种信道模型,包括传输信道、传播信道和噪声信道等。通过选择合适的信道模型,并设置相关参数,可以模拟出不同环境下的信道特性,以评估系统的性能。
2.载波干扰仿真
卫星通信系统常常会受到地面台站和其他卫星信号的干扰。Matlab可以帮助工程师们对这种干扰进行仿真,并提供有效的抑制方法。通过设定干扰源的参数,模拟世界各地频段和干扰强度,可以评估系统的运行情况并优化设计。
3.天线建模
天线是卫星通信系统中非常重要的组成部分。Matlab提供了多种天线模型和算法,可以帮助工程师们进行天线的建模和仿真,包括天线增益、方向图和极化等参数。通过调整天线的特性,可以优化卫星通信系统的性能。
二、卫星通信系统的调制与解调
调制与解调是卫星通信系统中非常重要的功能,直接影响到信号的传输和解析。Matlab提供了多种数字调制和解调算法,可以帮助工程师们实现高效的信号传输。
卫星通信传输系统项目评估分析报告
卫星通信传输系统项目评估分析报告
目录
前言 (4)
一、组织架构与人力资源配置 (4)
(一)、人员资源需求 (4)
(二)、员工培训与发展 (6)
二、运营与管理 (8)
(一)、公司经营理念 (8)
(二)、公司目标与职责 (9)
(三)、部门任务与权利 (10)
(四)、财务与会计制度 (13)
三、卫星通信传输系统项目投资主体概况 (15)
(一)、公司概要 (15)
(二)、公司简介 (15)
(三)、财务概况 (16)
(四)、核心管理层介绍 (16)
四、地理位置与选址分析 (17)
(一)、选址原则与考虑因素 (17)
(二)、地区概况 (18)
(三)、创新与社会经济发展 (18)
(四)、目标市场和产业导向 (18)
(五)、选址方案综合评估 (19)
五、原辅材料供应 (19)
(一)、建设期原材料供应情况 (19)
(二)、运营期原材料供应与质量控制 (20)
六、法律与合规事项 (21)
(一)、法律合规与风险 (21)
(二)、合同管理 (21)
(三)、知识产权保护 (21)
(四)、法律事务与合规管理 (22)
七、市场与供应链管理 (23)
(一)、供应链策略 (23)
(二)、供应商关系管理 (23)
(三)、存货与库存管理 (23)
(四)、客户关系管理 (24)
(五)、物流与分销策略 (24)
八、技术与研发计划 (24)
(一)、技术开发策略 (24)
(二)、研发团队与资源配置 (25)
(三)、新产品开发计划 (26)
(四)、技术创新与竞争优势 (27)
九、风险评估与应对策略 (28)
(一)、卫星通信传输系统项目风险分析 (28)
卫星通信系统的可靠性设计与评估研究
卫星通信系统的可靠性设计与评估研究
第一章引言
卫星通信系统作为一种关键性的无线通信系统,在现代社会的发展中扮演着极为重要的角色。然而,由于其无处不在的工作环境和复杂的天气条件,卫星通信系统面临着各种各样的问题,并且需要具有高可靠性以保证其稳定运行。本文将探讨卫星通信系统的可靠性设计与评估研究,旨在为卫星通信系统的建设与维护提供参考和指导。
第二章卫星通信系统的可靠性设计
2.1 可靠性设计的基础
卫星通信系统的可靠性设计是指在去除或者降低可能造成系统失效的因素后,通过设计、制造、测试、验证和维护等系统全生命周期的各个环节,使卫星通信系统实现高可靠性和高性能的一系列技术和管理工作。可靠性设计的基础是影响系统寿命的各种因素。
2.2 设计方法与技术
为提高卫星通信系统的可靠性,需要采用一系列科学的设计方法与技术。这些方法与技术包括传统的故障树分析、故障模式影响与重要性分析、容错编码、多项式编码、系统复原等技术,以
及近年来发展的数据挖掘、人工智能等技术。这些方法与技术为卫星通信系统的可靠性设计提供了有益参考和支持。
2.3 设计中的关键问题
在卫星通信系统的可靠性设计中,需要重点考虑以下几个关键问题:
(1)对系统性能稳定性和可靠性进行全面的评估和分析。
(2)采用重叠设计和冗余设计等措施有效提高系统的可靠性和鲁棒性。
(3)制定有效的故障诊断和处理策略,提高故障排除的效率与准确性。
(4)注重系统测试和验证,确保系统的可靠性和性能指标符合设计要求。
(5)注重系统的维护,建立完善的维护管理系统,及时识别和处理潜在的问题。
卫星振动对光通信系统捕获概率的影响研究
卫星振动对光通信系统捕获概率的影响研究本文针对卫星平台振动对捕获概率的影响进行分析并展开研究。在超窄信标空间捕获背景下,允许采用超窄光学信标光的激光通信终端。根据目前已有的文献调研显示,卫星捕获扫描过程中,卫星平台振动是决定瞄准、捕获跟踪过程是否稳定的一个重要原因。
然而过去研究的一般为低轨和高轨道卫星振动对捕获性能的影响,而对于小卫星捕获时振动环境恶劣,振动幅值大的情况并没有具体研究。本文则是在小卫星的振动环境下提出了一种针对小卫星扫描捕获时发生振动后的捕获概率公式,并对此公式进行了仿真分析验证其正确性,这是首次针对小卫星平台振动对捕获概率的影响进行建模和分析,具体工作如下所示。首先介绍了卫星光通信的发展过程,并且调研了卫星平台振动国内外的研究现状。
详细介绍了卫星空间捕获理论以及单场扫描捕获方案,并对目前已有的捕获概率推导公式做了分析研究。其次在卫星随机振动环境下对捕获扫描建立理论模型。从卫星平台的特点出发,对卫星平台随机振动后的扫描捕获过程建立方位俯仰(θh,θv)坐标系。
本文假定的随机振动在这两个角方向上的概率服从独立的高斯分布,此外,由于非常高的振动水平是不现实的,但是却因为使推导更完整而被提出来。不考虑接收部分,本文以获得捕获成功的标准是在给定时刻指向计数器终端的方向限定的强度水平,通过对比以往的卫星振动后的捕获概率本文所提出的对于小卫星振动后的捕获概率更加具体。最后通过以上所推导的捕获概率与振动水平的关系在计算机环境下进行理论仿真分析。
仿真曲线分别从接收端位置、光束束散角与扫描螺距比例出发从仿真后的曲
基于CAN总线的车载静中通卫星天线系统设计
天线 的纵 向尺寸变大 , 短径 降低 , 能降低天线旁瓣 电平和改 比对频谱特征库来判 断是 否捕星成 功, 还 并将结果按 照预 先制 定
善馈源 的极化辐射 电平 。 如果横 向安装在汽 车顶上有利用 降低 整体高度 ,折叠式设计可减 小阻力,便于汽车行驶 。由抛物面
在的漂移 , 如果选用直流伺服驱 动器和直流伺服马达 , 虽然能
通过 RS 3 串 口将通用 N 13 式的 G S 22 ME 8 格 P 数据传入 嵌入式系统 的 U R 寄存器 ,将字符 串格式 的数据按照需求 AT
N A 够提供线性控制 、角速度控制 、拉伸速率之 间的良好 同步 ,但 拆分后 ,通过 C 总线按照预定格式上传至控制单元用于计 是直流伺服马达 的电刷 ( 即使是长寿命 电刷 )须经常更换 ,给 算 。
约 为 0 0 5度/ .5 0 线
x 卫星 经度 . 收地经度 Y 接收地纬度 = 接 =
在 控制单元程序算法 中,通过 GP S反馈 的真北方 向值来 判 断整个 车载卫星通信系统的真实方 向, 并将该值与方位角值
2 卫 星天线 系统 的构成
进行减 法运 算来获得天线方位轴实 际需要运转 的角度 , 并将该 该系 统设计采用 分布嵌入式系统结构 , 主要 由以下五个 单 角度进 行转 化为所需 的绝对角编码器线位数 , 由该差值 的正 负 元 构成 :1通信 控制 单元 2伺服 驱动 单 元 3光 纤陀 螺单 元 来判 断方位轴运行方 向 ( . . . 正值顺 时针 ,负值 逆时针 ) 。并将计
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车载卫星通信系统振动设计与分析
摘要:介绍了车载卫星通信系统振动产生的原因,并结合振动理论,着重分析了进行车载卫星通信系统振动设计的途径与方法,有助于提高系统的抗振能力。
关键词:固有频率;结构谐振;加固设计;振动隔离;振动试验
1前言
车载卫星通信系统主要由三部分组成:一是前端天线系统设备,包括天线、馈线、以及天线座与传动系统;二是电子设备部分,包括接收、发射和信道等;三是运输载体和系统保障设备,包括车辆、方舱、电源和空调等。这些设备在运输和使用过程中,由于内外因素的影响,会产生振动。
产生振动的原因主要有:
•运输状态下,路面的不平整性引起各设备的上下、前后、左右多方向的振动;
•工作状态下,天线系统的结构谐振;
•工作状态下,风载造成的天线激振;
•包括电源、空调、风机在内的各有源设备工作时的自主振动。
其中前两个因素对系统的电讯性能以及系统的稳定性影响最大,容易引起设备的破坏。其现象大致分两类:
•结构与工艺性破坏,如结构件的疲劳、断裂、磨损、连接件的松动、分离等;
•功能与性能性破坏,包括工作失灵、性能降低以及超出容差范围等。
为此,对车载卫通系统的振动进行控制和分析十分必要。由于保障设备一般由专业厂家提供,所以着重探讨天线系统与电子设备的抗振设计,并从振源的控制、结构的加固设计、设备的减振隔振、试验的验证等四方面进行分析。
2设计与分析
2.1改善运输环境,控制振源
在运输状态下,公路运输环境最为恶劣,因此,以公路运输环境来作为系统的运输环境。公路运输环境是一种宽带振动,它是由于车体的支承、结构与路面平度的综合作用产生的。车体在上下、前后、左右方向上同时存在不同的振动,而上下方向的振动量又最为严重〔1〕〔2〕。所以,运输环境下着重分析设备上下方向的振动。
在公路运输状态下,振源的形成主要来自于路面,它是路面状况与行驶速度的函数
〔3〕〔4〕。在该状态下,系统的振动模型如图1所示。
试验与分析表明,路面越不平整,车速越快,车辆及其设备的振动越激烈,振动的振幅以及加速度均很大。所以,合理选择行车道路和行驶速度,有助于减小振动振幅。在等级较差的路面上行驶时,降低车速可以减缓车辆及其设备的振动,有助于保护设备
但由于行车道路和行驶速度不是设计人员所能控制的,因而,设计者在进行系统设计时,
要以最为恶劣的环境来考虑。
2.2加固设计
无论是天线系统,还是电子设备,均应遵循刚度设计为主、强度校核为辅的设计指导思想。加固设计就是针对结构的最薄弱环节进行的。通过加固设计,能够提高设备的刚度、强度,提高结构固有频率,进而提高设备抗振抗冲击性能。
2.2.1天线系统的加固设计
工作状态下,天线系统一旦发生结构谐振,就会直接影响到天线电讯性能以及系统的稳
定性,甚至造成系统毁坏。避免结构谐振的最直接的方法,是提高天线结构的固有
频率。而天线座的传动系统是天线反射体与基础构件连接的桥梁,又是运动受力载体,故传动系统刚度对天线系统固有频率的影响非常重大。结构设计时,增大传动系统刚度,降低天线负载的转动惯量,可以有效地提高系统的固有频率。
在天线传动系统刚度满足要求的前提下,天线反射体和天线座架的刚度决定着系统的固有结构谐振频率。运用有限元分析,运用大型结构分析软件NASTRANSAP或ANSYS 对天线反射体和天线座架进行动静力分析和优化设计,在重量符合要求的条件下,将自重和风载作为载荷,以固有频率为目标函数,寻求最大结构刚度,获取最佳设计方案。通过优化设计、分析,改善结构的整体刚度,使薄弱环节得到加强,使结构的固有频率得到提高,使结构的应力分布趋于均匀合理。
汽车运输状态下,天线系统或者直接刚性安装在车辆或方舱上,或者通过包装架刚性安装在车辆上。因而在对天线、天线座加固设计的同时,要对安装基座、车顶、车架或包装架进行加固,从而提高刚性,确保其共振频率比汽车正常遇到的强迫频率高得多。
222电子设备的加固设计
电子设备在结构上一般包含机柜、机箱和组件(或印制板、电源板)三个层次结构。层次设备的刚度设计必须遵守倍频程规则。机架的固有频率应大于扫频激励频率。装于机架内的模块、插箱的固有频率应大于2倍的机架固有频率;而装于模块插箱内的结构件、器件、印制版等的固有频率应大于2倍的模块、插箱固有频率〔5〕。
对电子设备进行加固设计,目的就是增大刚度,提高固有频率。机柜机架的刚度主要取决于组成机架机柜各结构件的自身刚度和各结构件联接处的刚度。
2.2.2.1设备自身刚度设计
机箱、机柜在载荷作用下会产生弯曲和转动,即沿垂直轴振动时将产生弯扭耦合振动。机箱、机柜等结构件的刚度,取决于各自的结构形式、材料、固定方式。通常,在计算时假设机箱、机柜相当于单自由度系统,则机箱、机柜弯扭耦合振动固有频率fn估算如下〔4〕〔5〕:
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由上式可以推断,提高箱柜固有频率fn的主要方法是:
•减小质量;
•缩短长度;
•提高抗弯、抗扭刚度。
在设备的质量、尺寸一定的条件下,提高机柜、机箱的抗弯、抗扭刚度是提高固有频率的重要手段。这些手段主要有:
•合理选择构件的截面形状和尺寸,可有效提高抗弯抗扭刚度。
•多采用框架结构,从结构稳定性、整体性、可靠性等多方面进行结构设计。
•对薄弱环节以及承载零部件进行重点分析。机柜骨架是决定机柜刚度的关键;插箱底板是电子模块、组件的安装基础。因而结构设计时,尽可能提高机柜骨架、插箱底板的刚度。
•合理布置受力点,合理分布载荷,防止耦联振动,减小集中应力。机箱内电子组件应尽量靠近两边侧板,不能集中在中间;三级导轨的安装位置应尽量与机箱重心高度一致。
2.222连接刚度设计
•机箱与机柜、机箱内组件与机箱、各过渡件与机柜机箱联接应可靠。采用螺纹紧固剂、防松垫圈、防松螺母等措施可有效防止螺栓联接松脱。