基于C8051F130的動中通天線控制系統(tǒng)

1 引 言

隨著衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，越來越多的信息通過衛(wèi)星進行傳輸。車載衛(wèi)星通信由于基本不受地域和自然條件的限制，以及其通信距離遠、質(zhì)量好和靈活機動性等特點，逐漸受到人們的青睞。為了使載體運動中穩(wěn)定收發(fā)衛(wèi)星信號，實現(xiàn)運動中穩(wěn)定地進行數(shù)據(jù)、話音、圖像的傳輸，必須為動中通天線系統(tǒng)引入穩(wěn)定控制功能，這類天線穩(wěn)定系統(tǒng)國外發(fā)達國家已經(jīng)有了成熟的技術(shù)解決方案，而且被廣泛應(yīng)用于軍事和商業(yè)領(lǐng)域。國內(nèi)研制起步較晚，目前也取得了一定的成果[1]。

隨著車載衛(wèi)星通信的廣泛應(yīng)用，用戶對產(chǎn)品的功能、可靠性、價格、體積等方面的要求越來越高。本文研究的動中通天線系統(tǒng)工作于Ku頻段，采用O．6 M小口徑天線，天線控制系統(tǒng)選用高性能高速單片機C8051F130為系統(tǒng)核心處理器，提高了系統(tǒng)處理速度，同時采用圓錐掃描自動跟蹤機制，構(gòu)成了天線位置反饋閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)天線姿態(tài)的高精度快速穩(wěn)定跟蹤，使天線的中心軸始終對準衛(wèi)星，從而保證在運動中實現(xiàn)可靠的衛(wèi)星通信。

2 系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

動中通天線控制系統(tǒng)主要由傳感系統(tǒng)(三軸陀螺和HMR3000)、監(jiān)控計算機以及系統(tǒng)核心處理器C8051F130等組成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

C8051F130是一款由Cygnal公司新推出的高性能高速單片機，具有高速、流水線結(jié)構(gòu)的8051兼容的CIP-51內(nèi)核，執(zhí)行指令最快速度可達100 MIPS，與8051系列比較增加了很多的資源，他在片內(nèi)集成了構(gòu)成一個單片機數(shù)據(jù)采樣或控制系統(tǒng)所需的幾乎所有模擬和數(shù)字外設(shè)以及其他功能部件。將C8051F130應(yīng)用于動中通天線控制系統(tǒng)，可加快處理速度、充分利用其片上的功能模塊，達到更好的控制效果，并可簡化硬件電路，提高系統(tǒng)的可靠性。

在系統(tǒng)設(shè)計中用到了C8051F130以下外圍模塊功能：

(1)A／D采樣：將敏感天線姿態(tài)變化的方位、俯仰、橫滾三軸陀螺的傳感信號通過A／D轉(zhuǎn)換通道送給處理器。

(2)定時模塊：實現(xiàn)采樣定時(5 ms)和控制周期定時(20 ms