Cấu trúc phần cứng của hệ thống điều khiển anten bám vệ tinh thể hiện trên Hình 2.9. Để áp dụng thuật toán bám kết hợp ta phải sử dụng tín hiệu thu được từ vệ tinh, do vậy ngoài hệ thống điều khiển anten cần phải kết hợp đầu thu tín hiệu. Tín hiệu thu được từ vệ tinh được đưa qua bộ đổi tần nhiễu thấp LNB, sau đó được đưa tới bộ hạ tần thành tín hiệu trung tần IF và đưa tới bộ tách sóng. Thiết bị này tách ra tín hiệu trung bình để cung cấp điện áp DC tỷ lệ thuận với cường độ tín hiệu, sau đó tín hiệu được đưa vào vi xử lý thông qua bộ chuyển đổi ADC.
Hình 2.9 Sơ đồ hệ thống điều khiển anten
Đối với thuật toán bám vòng hở sử dụng hệ thống thu GPS có độ chính xác cao, các thông số về kinh độ và vĩ độ của trạm thu sẽ được máy thu GPS đưa vào vi xử lý. Dựa vào các thông số này và giá trị kinh độ của vệ tinh, vi xử lý sẽ tính toán góc ngẩng và góc phương vị của trạm vệ tinh. Để biết được góc ngẩng hiện tại của anten trạm thu, hệ thống sử dụng cảm biến góc nghiêng để xác định góc nghiêng của anten so với mặt đất và đây chính là góc ngẩng hiện tại của anten. Cảm biến độ nghiêng được gắn trên trục hướng theo búp sóng chính của anten mặt đất và vệ tinh. Để xác định góc phương vị của anten, hệ thống sử dụng cảm biến từ
IF Hệ điều khiển động cơ Chuyển đổi A/D Hệ truyền động EL, Az Cảm biến góc Az, EL LNB Máy thu GPS Vi xử lý Máy tính PC Chuyển đổi A/D Khuếch đại Tách sóng
trường (la bàn điện tử) có độ chính xác cao, cảm biến được gắn trên trục quay góc phương vị của anten. Tín hiệu từ các cảm biến độ nghiêng và cảm biến la bàn điện tử sau khi khuếch đại chuyển đổi ADC rồi đưa vào vi xử lý.
Hệ truyền động bao gồm động cơ điện và hệ cơ khí dùng để điều khiển quay bệ anten theo hai kênh điều khiển phương vị và góc ngẩng. Hệ truyền động sử dụng động cơ điện một chiều có hộp giảm tốc, kết hợp với encoder để điều chỉnh chính xác vị trí. Có hai phương pháp điều khiển đó là điều khiển bằng điện và bằng tay. Hộp giảm tốc có tỷ số truyền bảo đảm được tốc độ quay của bệ theo yêu cầu về tính năng kỹ thuật. Giới hạn góc quay phương vị 0-3600 và góc ngẩng là 900.
Hệ điều khiển động cơ là các tầng khuếch đại công suất kiểu cầu H dùng đèn bán dẫn điều khiển động cơ một chiều. Tín hiệu điều khiển qua các IC ghép quang để cách ly dữ liệu điều khiển với tải mô tơ một chiều. Hệ thống chấp hành và giao tiếp với máy tính trung tâm được thực hiện nhờ các vi điều khiển loại PIC theo 2 kênh phương vị và góc ngẩng.
Anten sử dụng trong hệ thống thu vệ tinh là anten parabol có đường kính 60 cm với các tham số kỹ thuật như sau:
- Độ dài tiêu cự: 39,3cm
- Góc phương vị có thể điều chỉnh được: 0 - 360° - Góc ngẩng có thể điều chỉnh được: 10o - 90° - Độ lợi: 31,5 dBi
- Nhiệt độ làm việc: -34°C +52°C - Độ ẩm làm việc cực đại: 100% - Trọng lượng: 2,7Kg
Đồ thị phương hướng của anten mô tả quan hệ giữa cường độ trường bức xạ hoặc công suất bức xạ của anten trong các hướng khác nhau với một khoảng cách khảo sát cố định (tính từ anten). Đồ thị phương hướng của anten trong hệ tọa độ vuông góc thể hiện trên Hình 2.10.
Hình 2.10 Đồ thị phương hướng của anten parabol
Độ rộng búp sóng được xác định bởi góc giữa hai hướng mà theo hai hướng đó công suất bức xạ giảm đi một nửa so với công suất bức xạ cực đại. Nếu tính theo đơn vị decibel (dB), khi công suất giảm đi một nửa sẽ tương ứng với công suất sẽ giảm 3 dB.