一種用于測(cè)量ka頻段衛(wèi)星信號(hào)的降雨衰減值的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于測(cè)量ka頻段衛(wèi)星信號(hào)的降雨衰減值的裝置，其包括：降雨率測(cè)量模塊，與數(shù)據(jù)處理模塊相接，用于獲得降雨量，并將降雨量存入數(shù)據(jù)處理模塊；信號(hào)衰減測(cè)量模塊，與數(shù)據(jù)處理模塊相接，用于獲得ka頻段的衛(wèi)星信號(hào)，并將衛(wèi)星信號(hào)存入數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)存儲(chǔ)的衛(wèi)星信號(hào)分別計(jì)算雨天衛(wèi)星信標(biāo)功率和晴天衛(wèi)星信標(biāo)功率，將雨天衛(wèi)星信標(biāo)功率和晴天衛(wèi)星信標(biāo)功率相減獲得雨衰值；根據(jù)存儲(chǔ)的降雨量計(jì)算獲得降雨率；根據(jù)所述雨衰值和降雨率獲得ka頻段衛(wèi)星信號(hào)的降雨衰減值。本發(fā)明能準(zhǔn)確獲得ka頻段衛(wèi)星信號(hào)的降雨衰減值，為工作于Ka頻段的衛(wèi)星通信系統(tǒng)抗雨衰提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
【專利說(shuō)明】—種用于測(cè)量ka頻段衛(wèi)星信號(hào)的降雨衰減值的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于衛(wèi)星通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于測(cè)量ka頻段衛(wèi)星信號(hào)的降雨衰減值的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信技術(shù)的發(fā)展，Ka波段衛(wèi)星通信將成為未來(lái)衛(wèi)星通信的發(fā)展的必然趨勢(shì)。但是在Ka波段，由降雨引起的信號(hào)衰減顯著增大，一場(chǎng)大雨引起的降雨雨衰(以下簡(jiǎn)稱“雨衰”)將超過(guò)20dB，造成衛(wèi)星通信的中斷的可能性很大。故針對(duì)工作于Ka頻段的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，準(zhǔn)確把握信號(hào)的雨衰特性非常重要，繼而能夠?yàn)榭褂晁ヌ峁┲匾囊罁?jù)。但目前我國(guó)ka波段衛(wèi)星通信還沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用，很多地區(qū)尚未有效手段進(jìn)行測(cè)量ka波段雨衰。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于測(cè)量ka頻段衛(wèi)星信號(hào)的降雨衰減值的裝置，能準(zhǔn)確獲得ka頻段衛(wèi)星信號(hào)的降雨衰減值，為工作于Ka頻段的衛(wèi)星通信系統(tǒng)抗雨衰提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。
[0004]本發(fā)明的用于測(cè)量ka頻段衛(wèi)星信號(hào)的降雨衰減值的裝置，其包括:
[0005]降雨率測(cè)量模塊，與數(shù)據(jù)處理模塊相接，用于獲得降雨量，并將降雨量存入數(shù)據(jù)處理模塊；
[0006]信號(hào)衰減測(cè)量模塊，與數(shù)據(jù)處理模塊相接，用于獲得ka頻段的衛(wèi)星信號(hào)，并將衛(wèi)星信號(hào)存入數(shù)據(jù)處理模塊；
[0007]數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)存儲(chǔ)的衛(wèi)星信號(hào)分別計(jì)算雨天衛(wèi)星信標(biāo)功率和晴天衛(wèi)星信標(biāo)功率，將雨天衛(wèi)星信標(biāo)功率和晴天衛(wèi)星信標(biāo)功率相減獲得雨衰值；根據(jù)存儲(chǔ)的降雨量計(jì)算獲得降雨率；根據(jù)所述雨衰值和降雨率獲得ka頻段衛(wèi)星信號(hào)的降雨衰減值。
[0008]進(jìn)一步的，數(shù)據(jù)處理模塊為筆記本電腦。
[0009]進(jìn)一步的，信號(hào)衰減測(cè)量模塊與數(shù)據(jù)處理模塊通過(guò)RS-232接口相接。
[0010]進(jìn)一步的，降雨率測(cè)量模塊包括:雨量計(jì)和數(shù)據(jù)采集器；其中:
[0011]雨量計(jì)，用于計(jì)量現(xiàn)場(chǎng)降雨量并把計(jì)量得到的數(shù)據(jù)以脈沖的方式傳給數(shù)據(jù)采集器；
[0012]數(shù)據(jù)采集器，用于采集雨量計(jì)計(jì)量得到的數(shù)據(jù)，并將其存入數(shù)據(jù)處理模塊。
[0013]效果較佳的，所述雨量計(jì)為雙閥容柵式雨量計(jì)。
[0014]進(jìn)一步的，信號(hào)衰減測(cè)量模塊包括:供電電路、低噪聲變頻器、頻譜分析儀和接收天線；其中:供電電路，用于為低噪聲變頻器和頻譜分析儀供電；頻譜分析儀，用于觀察衛(wèi)星下行信號(hào)的頻譜，并通過(guò)觀察結(jié)果調(diào)整接收天線的指向和極化角，使接收天線對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星；
[0015]工作步驟為:衛(wèi)星下行信號(hào)由接收天線接收后經(jīng)低噪聲變頻器下變頻，而后送入頻譜分析儀獲得信號(hào)電平數(shù)據(jù)，并通過(guò)RS-232接口將信號(hào)電平數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)處理模塊。
[0016]效果較佳的，頻譜分析儀的第一本振受掃描斜波發(fā)生器控制，是掃頻本振。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明能準(zhǔn)確獲得ka頻段衛(wèi)星信號(hào)的降雨衰減值，為工作于Ka頻段的衛(wèi)星通信系統(tǒng)抗雨衰提供了數(shù)據(jù)依據(jù)，為ka波段衛(wèi)星通信的廣泛應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明的用于測(cè)量ka頻段衛(wèi)星信號(hào)的降雨衰減值的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明的信號(hào)衰減測(cè)量模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明采用衛(wèi)星信標(biāo)法測(cè)量ka頻段的衛(wèi)星信號(hào)的降雨衰減值。本發(fā)明的用于測(cè)量ka頻段衛(wèi)星信號(hào)的降雨衰減值的裝置，至少包括:數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊經(jīng)通信連接的信號(hào)衰減測(cè)量模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊經(jīng)通信連接的降雨率測(cè)量模塊。本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)在于，通過(guò)雨天條件下測(cè)量接收到的衛(wèi)星信標(biāo)功率與晴天條件下的衛(wèi)星信標(biāo)功率相減，得到雨衰值。同時(shí)利用雨量計(jì)來(lái)計(jì)量現(xiàn)場(chǎng)降雨量，就可以得到相應(yīng)的雨衰值與降雨率之間的關(guān)系，并把計(jì)量得到的數(shù)據(jù)傳給數(shù)據(jù)處理模塊處理，就可以得到相應(yīng)的雨衰與降雨率之間的關(guān)系。
[0021]本發(fā)明的用于測(cè)量ka頻段衛(wèi)星信號(hào)的降雨衰減值的裝置原理圖如圖1所示。
[0022]如圖1所示，本裝置由數(shù)據(jù)處理模塊、信號(hào)衰減測(cè)量模塊和降雨率測(cè)量模塊組成。數(shù)據(jù)處理模塊為筆記本電腦。
[0023]信號(hào)衰減測(cè)量模塊包括:接收天線、低噪聲變頻器、頻譜分析儀和供電電路；
[0024]降雨率測(cè)量器包括:雙閥容柵式雨量計(jì)和數(shù)據(jù)采集器。
[0025]信號(hào)衰減測(cè)量器如圖2所示。衛(wèi)星下行信號(hào)由接收天線接收后，經(jīng)低噪聲變頻器下變頻，而后送入頻譜分析儀，再通過(guò)RS-232接口將信號(hào)電平數(shù)據(jù)存入筆記本電腦。
[0026]測(cè)試地點(diǎn):武漢，緯度:30.52。，經(jīng)度:114.31。，海拔:23.3m ；
[0027]觀測(cè)衛(wèi)星:亞太六號(hào)，衛(wèi)星位置，東經(jīng)134° ；
[0028]接收天線:直徑0.6m ；
[0029]接收天線仰角:48.45° ;
[0030]低噪聲變頻器:增益60dB ;本振11300MHz ;輸入頻率:12.25GHz?12.75GHz ;輸出頻率:950MHz?1450MHz ;由下面的供電電路為其供電；此實(shí)施例中測(cè)量的是垂直極化信號(hào)，因此供電電路采用12.5V直流電源。
[0031]供電電路:電源采用外接可變直流電源；電容C1有阻隔直流的作用，防止直流電流信號(hào)流入頻譜分析儀；電感L阻隔交流信號(hào)。
[0032]頻譜分析儀:頻譜分析儀是在頻率域?qū)π盘?hào)進(jìn)行分析、測(cè)量的儀器。在對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的監(jiān)測(cè)方面尤其便利。諸如一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器上有多少節(jié)目(載波)，每個(gè)載波占據(jù)的帶寬，信號(hào)的功率電平，有無(wú)反極化干擾，有無(wú)異常下擾，有無(wú)互調(diào)信號(hào)等，都可以清晰地顯示出米。通過(guò)觀察下行信號(hào)的頻譜，可以方便地調(diào)整接收天線的指向和極化角，從而使天線準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星，提高接收質(zhì)量。其工作原理為第一本振受掃描斜波發(fā)生器的控制，它是掃頻本振，也就是說(shuō)它的輸出信號(hào)是在定的頻率范圍內(nèi)是連續(xù)地、線性地變化的。變化的快慢即掃描速度當(dāng)然也受斜波發(fā)生器的控制。由于第一本振是掃頻的，輸入的被測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)第一變頻器之后，每個(gè)頻率點(diǎn)的信號(hào)都被“提取” 了一次，經(jīng)過(guò)后面電路的處理，最終使輸入信號(hào)的頻譜得以顯示。
[0033]雨量計(jì)采用“雙閥容柵式雨量計(jì)”，主要用于計(jì)量現(xiàn)場(chǎng)降雨量，并把計(jì)量得到的數(shù)據(jù)以脈沖的方式傳給采集器。其工作環(huán)境溫度:0°c?60°C ;測(cè)量精度:0.1mm?7mm/h ;示值誤差:一次性降雨< 10mm,誤差< ±0.2mm, 一次性降雨>10mm,誤差< ±2% ;工作電壓:由數(shù)據(jù)采集器提供9?24V直流電壓。測(cè)量時(shí)雨量計(jì)測(cè)出分鐘降雨量(mm)，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集器存入筆記本電腦。將電腦中的數(shù)據(jù)乘以60，即為對(duì)應(yīng)于該分鐘的降雨率(mm/h)。
[0034]雨量計(jì)的工作原理:雨量計(jì)有上下兩個(gè)翻斗，中央有一個(gè)支點(diǎn)。當(dāng)上翻斗盛積的水量達(dá)到一定的數(shù)量值時(shí)，上翻斗翻倒，另一半翻斗開(kāi)始盛雨，翻倒雨水經(jīng)過(guò)匯集漏斗流入計(jì)量翻斗。在測(cè)量過(guò)程中，隨著翻斗間歇翻倒動(dòng)作，帶動(dòng)開(kāi)關(guān)，發(fā)出一個(gè)個(gè)脈沖信號(hào)，將非電量轉(zhuǎn)換成電量輸出。雨水由盛水器匯集，通過(guò)裝有小圓護(hù)網(wǎng)的小漏斗及其下端的引流管注入上翻斗。計(jì)數(shù)翻斗中部裝有一塊小磁鋼，磁鋼上端有簧片。當(dāng)計(jì)數(shù)翻斗翻動(dòng)時(shí)，磁鋼對(duì)簧片掃描，使簧片接點(diǎn)因磁化而瞬間閉合一次，送出一個(gè)電路導(dǎo)通脈沖。
[0035]本發(fā)明中雨量計(jì)的主要特點(diǎn):
[0036]1、精度很高，由于采用的是精度容柵位移傳感器，它的分辨率是0.01，所以對(duì)降雨量的檢測(cè)精度也可以達(dá)到0.01，對(duì)于0.1毫米的降雨也能精確計(jì)量；
[0037]2、計(jì)量準(zhǔn)確，上部承水器中的雨水進(jìn)入忙水室，和忙水室雨水的排出，使用了兩個(gè)電動(dòng)閥門(mén)自動(dòng)控制，即使遇到特大暴雨，雨量也不會(huì)有任何流失。這種科學(xué)設(shè)計(jì)，從根本上解決了以往虹吸或者老式翻斗雨量計(jì)遇到暴雨時(shí)計(jì)量誤差大的毛病。
[0038]3、兼容性好，該雨量計(jì)的輸出方式是脈沖，而且是無(wú)源(電源隔離)形式，所以對(duì)于國(guó)內(nèi)任何廠商生產(chǎn)的采集器，都能匹配。
[0039]4、維護(hù)容易，該雨量計(jì)內(nèi)部機(jī)構(gòu)是模塊化的，整體性強(qiáng)。安裝的時(shí)候不需要再作任何測(cè)試和調(diào)整，固定后接上電纜、打開(kāi)電源就開(kāi)始計(jì)量。因此，現(xiàn)場(chǎng)安裝和今后的維護(hù)都非常方便。
[0040]本發(fā)明中雨量計(jì)的主要技術(shù)參數(shù):
[0041]其工作環(huán)境溫度:0°C?60°C ；
[0042]測(cè)量精度:0.1mm ?5mm/min ；
[0043]不值誤差:一次性降雨< ICtam,誤差< ±0.2謹(jǐn),一次性降雨>lCtam,誤差< ±2%;
[0044]工作電壓:由采集器提供9?24V直流電壓；
[0045]功耗:靜態(tài)0.18W,動(dòng)態(tài)1.8W ；
[0046]外形尺寸:高度，680±5mm,直徑，232±5mm。
[0047]數(shù)據(jù)采集器用于收集雨量計(jì)發(fā)過(guò)來(lái)的降雨數(shù)據(jù)，并保存在采集器的存儲(chǔ)器里面。然后，再通過(guò)通信電纜，把收集過(guò)來(lái)的雨量數(shù)據(jù)，傳送給筆記本電腦。數(shù)據(jù)采集器由交流220V供電，內(nèi)置后備電池確保外界停電以后能繼續(xù)正常工作72小時(shí)。
[0048]數(shù)據(jù)采集器的主要技術(shù)參數(shù):
[0049]保存雨量數(shù)據(jù):大于180天；
[0050]工作電壓:交流164V?240V ;
[0051]功耗:S25W;
[0052]外形尺寸:長(zhǎng)，382 ±5臟，寬251 ±5臟，高67臟。
[0053]惟以上所述者，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，舉凡熟悉此項(xiàng)技藝的專業(yè)人士。在了解本發(fā)明的技術(shù)手段之后，自然能依據(jù)實(shí)際的需要，在本發(fā)明的教導(dǎo)下加以變化。因此凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的同等變化與修飾，都應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于測(cè)量ka頻段衛(wèi)星信號(hào)的降雨衰減值的裝置，其特征在于，包括: 降雨率測(cè)量模塊，與數(shù)據(jù)處理模塊相接，用于獲得降雨量，并將降雨量存入數(shù)據(jù)處理模塊； 信號(hào)衰減測(cè)量模塊，與數(shù)據(jù)處理模塊相接，用于獲得ka頻段的衛(wèi)星信號(hào)，并將衛(wèi)星信號(hào)存入數(shù)據(jù)處理模塊； 數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)存儲(chǔ)的衛(wèi)星信號(hào)分別計(jì)算雨天衛(wèi)星信標(biāo)功率和晴天衛(wèi)星信標(biāo)功率，將雨天衛(wèi)星信標(biāo)功率和晴天衛(wèi)星信標(biāo)功率相減獲得雨衰值；根據(jù)存儲(chǔ)的降雨量計(jì)算獲得降雨率；根據(jù)所述雨衰值和降雨率獲得ka頻段衛(wèi)星信號(hào)的降雨衰減值。
2.如權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量ka頻段衛(wèi)星信號(hào)的降雨衰減值的裝置，其特征在于， 數(shù)據(jù)處理模塊為筆記本電腦。
3.如權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量ka頻段衛(wèi)星信號(hào)的降雨衰減值的裝置，其特征在于， 信號(hào)衰減測(cè)量模塊與數(shù)據(jù)處理模塊通過(guò)RS-232接口相接。
4.如權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量ka頻段衛(wèi)星信號(hào)的降雨衰減值的裝置，其特征在于，降雨率測(cè)量模塊包括:雨量計(jì)和數(shù)據(jù)采集器；其中: 雨量計(jì)，用于計(jì)量現(xiàn)場(chǎng)降雨量并把計(jì)量得到的數(shù)據(jù)以脈沖的方式傳給數(shù)據(jù)采集器； 數(shù)據(jù)采集器，用于采集雨量計(jì)計(jì)量得到的數(shù)據(jù)，并將其存入數(shù)據(jù)處理模塊。
5.如權(quán)利要求4所述的用于測(cè)量ka頻段衛(wèi)星信號(hào)的降雨衰減值的裝置，其特征在于，所述雨量計(jì)為雙閥容柵式雨量計(jì)。
6.如權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量ka頻段衛(wèi)星信號(hào)的降雨衰減值的裝置，其特征在于， 信號(hào)衰減測(cè)量模塊包括:供電電路、低噪聲變頻器、頻譜分析儀和接收天線；其中:供電電路，用于為低噪聲變頻器和頻譜分析儀供電；頻譜分析儀，用于觀察衛(wèi)星下行信號(hào)的頻譜，并通過(guò)觀察結(jié)果調(diào)整接收天線的指向和極化角，使接收天線對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星； 工作步驟為:衛(wèi)星下行信號(hào)由接收天線接收后經(jīng)低噪聲變頻器下變頻，而后送入頻譜分析儀獲得信號(hào)電平數(shù)據(jù)，并通過(guò)RS-232接口將信號(hào)電平數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)處理模塊。
7.如權(quán)利要求6所述的用于測(cè)量ka頻段衛(wèi)星信號(hào)的降雨衰減值的裝置，其特征在于， 頻譜分析儀的第一本振受掃描斜波發(fā)生器控制，是掃頻本振。
【文檔編號(hào)】H04B17/00GK104270207SQ201410525102
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】項(xiàng)順祥, 徐慨, 黃麟舒, 李洪科, 賈志軍, 楊海亮, 呂立波, 繆賁術(shù) 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍海軍工程大學(xué)