通信工程综合实训自行开发VX2R电台卫星接收卫视电视气压温度液晶显示电路卫星移动通信相控阵天线.docx

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通信工程综合实训自行开发VX2R电台卫星接收卫视电视气压温度液晶显示电路卫星移动通信相控阵天线

成绩评定表

学生姓名

李勇强

班级学号

1103060215

专业

通信工程

课程设计题目

通信工程综合课程设计（自行开发的VX-2R电台功能、卫星接收辽宁卫视电视频道、气压/温度液晶显示电路的设计与实现、卫星移动通信相控阵天线研究现状与技术展望）

评

语

组长签字：

成绩

日期

20年月日

课程设计任务书

学院

信息科学与工程学院

专业

通信工程

学生姓名

李勇强

班级学号

1103060215

课程设计题目

通信工程综合课程设计（自行开发的VX-2R电台功能、卫星接收辽宁卫视电视频道、气压/温度液晶显示电路的设计与实现、卫星移动通信相控阵天线研究现状与技术展望）

实践教学要求与任务:

1VX-2R无线电收发机组网实训

●理解所有性能参数：

信道步长、频率稳定度、中继频差、制式、调制类型等。

●扫描接收3个调频电台，1个电视伴音广播。

●阅读说明书自行学习使用电台其他功能，并在报告中写出具体使用说明。

2卫星电视接收、校园无线组网

●网上自主查找卫星参数选定要接收的节目，如中星6B-辽宁卫视。

●调整卫星天线方位角、俯仰角，卫星接收机上的下行频率、极化、符号率等。

3设计（制作）一种实用电子产品

基于arduino开发板，外接硬件，设计实现气压/温度液晶显示电路。

4学习撰写专题论文的基本技能

收集卫星移动通信相控阵天线的相关资料，总结研究现状并对未来的技术发展趋势进行展望，写成专题综述文章。

工作计划与进度安排:

●第11-12周：

VX-2R无线电收发机组网实训、撰写综述报告。

●第12-13周：

设计制作电子产品。

●第13-14周：

自主学习，信息学院楼下广场调试卫星天线、校内无线组网实训。

指导教师：

201年月日

专业负责人：

201年月日

学院教学副院长：

201年月日

第一部分自行开发的VX-2R电台功能

1VX-2R无线电收发机性能参数说明1

2调频电台调试1

3相关功能开发1

第二部分卫星接收辽宁卫视电视频道

1计划接收频道5

2天线的安装5

3调试接收机5

4天线定位调试6

第三部分气压/温度液晶显示电路的设计与实现

摘要9

1课程设计背景与意义10

2总体方案的设计10

2.1设计原理10

2.2设计方案11

3方案详细实现过程11

3.1硬件器件的选择11

3.1.1Arduino开发板11

3.1.2LCD液晶显示屏12

3.1.3气压/温度传感器12

3.1.4蜂鸣器与LED发光二极管13

3.2引脚选择13

3.3Arduino代码设计14

3.4理论布线19

3.5实际布线20

4运行结果分析20

5结论21

参考文献22

第四部分卫星移动通信相控阵天线研究现状与技术展望

摘要23

引言23

1动中通天线的发展历程24

2低轮廓动中通天线25

2.1低轮廓动中通天线的分类与特点26

2.1.1传统口径反射面和赋形反射面天线26

2.1.2介质透镜以及阵列天线26

2.1.3平面阵列天线27

2.1.4相控阵天线27

2.1.5基于新材料新工艺的特种体制天线27

2.2相控阵体制的动中通天线27

2.2.1西班牙TTI公司产品28

2.2.2ERA的系列产品28

2.2.3JAST产品系列29

2.2.4韩国EIRT的研究成果30

2.2.5ThinKom公司产品31

2.2.6IMST公司两维相控阵天线31

2.2.7KyMeta公司超材料相控阵天线32

3动中通相控阵天线系统关键技术32

3.1宽角扫描天线技术33

3.2天线-射频集成化设计技术33

3.3高精度跟踪技术33

3.4相控阵天线的幅相校准技术33

4结束语34

参考文献35

第一部分自行开发的VX-2R电台功能

1VX-2R无线电收发机性能参数说明

VX-2R是一款超小型的多频段调频无线电收发机，并具有很宽的接收频率覆盖。

（1）发射频率：

VX-2R只能在144MHz或430MHz两个业余频段之内的频率上发射。

（2）信道步长：

VX-2R的频率合成器提供了5/9/10/12.5/15/20/25/50/100kHz等多种信道频率间隔选项，即为信道步长。

（3）接收模式：

可选的接收模式有：

AUTO：

自动方式，选定的频率范围的默认方式

N-FM：

窄调频（用于语音通讯）

W-FM：

宽调频（用于高保真广播）

AM：

调幅

（4）中继频差：

可以按照不同国家的习惯配置相应的中继频差。

144MHz的频差是600kHz；在430MHz频段的频差可能是1.6MHz、7.6MHz或5MHz。

（5）频率稳定度：

±5ppm（-10℃～+60℃）

（6）制式：

F2，F3

2调频电台调试

VX-2R具有扫描/接收调频电台、电视伴音广播等功能。

如接收以下三个调频电台：

辽宁经济广播电台FM88.8MHz

辽宁交通广播电台FM97.5MHz

辽宁综合广播电台FM102.9MHz

还可以接收电视伴音频率，如接收中央一套电视伴音信号，其频率为：

76MHz。

3相关功能开发

（1）设置键盘锁

为了避免意外的操作导致频率变化，面板上的按键和旋钮可以被锁住。

可能的锁定组合如下:

KEY:

只锁定前面板上的按键

DIAL:

只锁定顶板上的旋钮

K+D:

锁定按键和旋钮

PTT:

锁定发射键（不能发射）

K+P:

锁定按键和发射键

D+P:

锁定旋钮和发射键

ALL:

锁定以上所有对象

选择加锁方式:

a.按住[H/L]键1秒钟进入菜单模式。

b.转动调谐旋钮选择25号菜单:

LOCK。

c.短按[H/L]键就可对该项进行调整。

d.转动调谐旋钮在如上列出的选项中选择其中之一。

e.选择好了之后，按一下发射键保存新的设定并返回正常操作

（2）设置键盘/显示屏照明

VX-2R带有红色照明灯以便于晚间操作。

红色照明使得在比较暗的环境观察显示更清晰。

照明灯的开启模式有三个选项:

KEY:

按键后照明灯亮5秒钟。

CONT:

照明灯一直亮着。

OFF:

照明灯无效。

设定照明模式:

a.按住[H/L]键1秒钟，进入菜单模式。

b.转动调谐旋钮选择24号菜单项:

LAMP。

c.短按[H/L]键就可对该项进行调整。

d.转动调谐旋钮选择上面列出的三种模式之一。

e.按发射键保存新的设定并返回到正常操作

（3）改变信道步长

a.按住[H/L]键1秒钟进入菜单模式。

b.转动调谐旋钮选择43号菜单:

STEP。

c.短按[H/L]键就可对该项进行调整。

d.转动调谐旋钮选择新的信道步长。

e.按发射键保存新的设定并返回到正常操作。

（4）数码静噪（DCS）

a.按[F/W]键然后再按[MD]键，快捷进入菜单模式第42项:

SQLTYP。

b.短按[H/L]键就可对该项进行调整。

c.转动调谐旋钮直到显示屏出现（（DCS"，激活DCS编码解码器。

/

d.按发射键保存新的设定。

e.按住[H/L]键1秒钟进入菜单模式。

f.转动调谐旋钮选择14号菜单：

DCSCD。

g.短按[H/L]键就可以调整DCS码。

h.转动调谐旋钮选择需要的DCS码（三位数宇）。

如果不知道DCS码可以讯问当地的中继管理员。

如果不使用中继，只要把DCS码设置成和你的朋友使用的一样。

i.短按[H/L]键然后按发射键保存新的设定并返回到正常操作。

（5）亚音搜索

与其它的电台通讯时，如果不知道对方使用的亚音静噪频率或数码静噪编码，可以自动搜索并侦测出信号中的亚音及编码。

但要注意两个问题:

1.必须确定你的中继也使用相同的亚音类型（CTCSS或DCS）。

2.有些中继不转发亚音:

必须监听发射电台的上行频率才能搜索到亚音。

搜索亚音的步骤:

a.设置CTCSS或DCS解码操作。

设置了CTCSS解码时屏幕显示“TSQ”；DCS解码时屏幕显示“DCS”。

b.按住[H/L]键1秒钟进入菜单模式。

c.转动调谐旋钮，如果前面选择了CTCSS，这里选择44号菜单：

TNFRQ，DCS操作时，选择14号菜单：

DCSCD。

d.短按[H/L]键确定要调整选定的菜单项。

e.按住[BAND]键1秒钟，显示屏上出现“TSRCH”（对于亚音静噪）或“DSRCH”（对于数码静噪）放开[BAND]键，开始扫描CTCSS频率或DCS编码。

f.当发现正确的亚音或编码时，停止搜索并允许接收信号。

按[BAND]键来锁定亚音/编码，然后按发射键返回到正常操作。

（6）ARTS（自动通联范围跟踪系统）

a.相关的电台设定相同的DCS码。

b.按住[]键1秒钟，显示屏上操作频率的下面出现“OUTRNG”提示，说明ARTS己经开始工作了。

c.每隔25秒发射一次联络码呼叫其它电台。

当收到对方的回应信号时，显示屏上的提示就会变为“INRNG”，以确认收到对方回应的联络码。

d.按住[]键1秒钟，退出ARTS操作并恢复正常状态。

（7）ARTS联络间隔时间选择

ARTS可以设定为每25秒钟（缺省值）或每15秒钟联络一次。

缺省设置可以更省电，因为发射联络信号的频度比较低。

要想改变联络间隔:

a.按住[H/L]键1秒钟进入菜单模式。

b.转动调谐旋钮选择3号菜单:

ARINT。

c.短按[H/L]键就可对该菜单项进行调整。

d.转动调谐旋钮选择需要的联络间隔时间（15或25秒）。

e.按发射键保存新的设定并返回到正常操作。

第二部分卫星接收辽宁卫视电视频道

1计划接收频道

计划接收卫星为亚太6号134.0ºE，选定该卫星内的一个电视频道为香港卫视。

中星6B卫星的接收参数为：

方向角：

天线仰角：

41.06º天线方位角：

南偏东10.62º

辽宁卫视电视频道主要接受参数：

下行频率：

3840极化：

水平（H）符号率：

27500

2天线的安装

天线组装前，先根据装箱清单查点全部零件、标准件的规格、数量。

然后，准备安装。

（1）将脚架装在已经准备好的天线基础座上，校正水平，然后紧固脚架铁丝及地角固定螺栓。

（2）安装方位托盘和仰角调节螺杆。

（3）整体成型的天线面装上加强支架和托盘架后，直接将天线面装在方位托盘上。

（4）装上馈源支架，馈源固定夹。

（5）把馈源、高频头和连接其矩形波导口必须对准、对齐，波导口内侧要平整，将连接好的馈源高频头装在馈源固定夹上，对准抛物面天线中心位置集中焦点。

3调试接收机

（1）在完成天线安装后，将天线和高频头极化角放到大概位置，并将从高频头引过来的射频电缆线，接道数字卫星接收机LBNIN接口上，同时将数字卫星接收机的音频输出信号由AV连接线连接到电视机的音视频输入接口上。

（2）打开数字接收机的电源，按遥控器“菜单”键，弹出主菜单。

选中“转发器设置”项，进入“新增转发器部分”，如图2.1所示，输入本振频率5150MHz，下行频率3840MHz、符码率27500Kbs、水平极化。

如图2.2所示。

图2.1数字卫星接收机菜单界面

图2.2设置接收电视节目参数

（3）然后观察“信号强度”栏进行天线微调。

4天线定位调试

（1）把所有的连接线接好，根据所要接收信号的极化方式粗调馈源，按极化要求调好馈源的波导口方向。

（2）把天线反射面转向正南方向，松开仰角调节杠，让反射面上下调节灵活方便。

然后根据所要捕捉的卫星定点的经度和调式所在地的地理位置，向东一点一点转动天线反射面来改变反射面的方位。

每转动一点方位后，缓慢上下调节天线反射面，重复如此，直至出现信号，然后保持信号强度不变，暂固定仰角，再进行下一步方位角微调。

（3）天线反射面朝单一方向水平转动，观察电视图像。

使捕捉到卫星信号从有到无，从强信号到弱信号转至信号刚好消失，在脚架立柱托盘交接处上下画一条直线与地面垂直作记号，再反转天线，使卫星信号图像在电视机中从弱到强，再从强到弱，转至信号图像刚好消失，再在方位托盘记号处向下延伸立柱上画一直线，这时立柱上已有两条直线作记号。

重复以上步骤反复几次，确认立柱二记号点位置无误后，把方位托盘记号转至立柱二记号点之间的中心线位置，这就是所要调试卫星的方位角位置。

把紧固方位角的螺丝紧固，方位角调试完毕。

（4）微调仰角：

用微调方位角的方法，在仰角调节杆上取二点作记号，用同样方法进行仰角微调。

（5）再调极化角即高频头左右前后微调，观察信号质量指示，结合微调方位角、仰角，直至信号质量指示最大。

如果信号质量指示调不上去，可再次校准高频头极化角及焦点。

调整天线，注意观察下面"信号强度"的变化，当数值增加时，说明天线已接近正确方向。

当下面的"信号质量"数值增加，然后仔细调整天线方位、仰角、高频头焦距和极化角，直到"信号质量"数值达到最大为止。

至此，天线接收调试完毕，撤去现场调试设备。

（6）最后按下确认键，可收到香港卫视电视节目。

本人的实际操作演示如图2.3所示。

图2.3本人实际操作演示

第三部分气压/温度液晶显示电路的设计与实现

摘要

本课程设计制作了一个气压/温度液晶显示电路。

利用Arduino开发板，外接BMP180芯片和1602LCD液晶显示屏，设计Arduino代码，将代码烧到Arduino开发板中，连接硬件引脚，由BMP180芯片测量出的气压和温度值便可以通过LCD液晶显示屏显示出来。

另外，在程序中设定对当前测量的温度值的监测，当温度超过一定数值时，蜂鸣器开始演奏音乐，红色LED发光二极管被点亮，提醒现在的温度超过了设定的值。

关键词：

气压；温度；液晶显示屏；Arduino开发板

1课程设计背景与意义

1.地球上面的空气层密度不是相等的，大气压强不但随高度变化，在同一地点也不是固定不变的。

气压传感器用于测量气体的绝对压强。

主要适用于与气体压强相关的物理实验，也可以在生物和化学实验中测量干燥、无腐蚀性的气体压强。

2.BMP180气压传感器，可同时测量出当前环境下的气压和温度值。

3.测量结果通过LCD液晶显示屏显示出来，并且，当测量的温度超过一定数值时，会使蜂鸣器和LED指示灯报警。

2总体方案的设计

2.1设计原理

（1）设计原理方框图如图3.1所示：

通过传感器读取气压/温度值

开始

LCD液晶显示屏显示出气压/温度值

判断温度是否超过一定值

蜂鸣器演奏音乐、LED灯亮

每10秒钟更新一次测量值

是

否

结束

图3.1方案设计原理方框图

（2）具体分析

气压/温度液晶显示电路的功能是先通过气压传感器测量出当前环境下的气压和温度值，然后通过LCD液晶显示屏显示出来。

同时，判断当前的温度是否超过一定温度值，当当前温度超过一定数值是，蜂鸣器开始演奏音乐，红色LED指示灯亮起。

本气压/温度液晶显示电路每10秒钟更新一次测量结果。

2.2设计方案

首先，选择一款Arduino开发板，根据需求还需要的器件有：

气压传感器、LCD液晶显示屏、蜂鸣器、红色LED发光二极管。

然后，根据功能需求选择各硬件的引脚，根据方案设计原理方框图进行Arduino代码设计，将代码烧到Arduino开发板后，根据选择好的引脚进行布线连接。

3方案详细实现过程

3.1硬件器件的选择

3.1.1Arduino开发板

Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件（ArduinoIDE）。

硬件部分是可以用来做电路连接和Arduino电路板；ArduinoIDE是计算机中的程序开发环境。

本课程设计使用的是DCcduinouno开发板，如图3.2所示。

图3.2DCcduinouno开发板

3.1.2LCD液晶显示屏

本课程设计使用的液晶屏是5VLCD1602蓝屏液晶屏幕。

1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。

它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用。

1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。

LCD1602蓝屏液晶屏幕如图3.3所示。

图3.3LCD1602蓝屏液晶屏幕

3.1.3气压/温度传感器

气压/温度传感器选择的是BMP180芯片。

BMP180是一款高精度、小体积、超低能耗的压力传感器，可以应用在移动设备中。

它的性能卓越，绝对精度最低可以达到0.03hPa，并且耗电极低，只有3μA。

BMP180采用强大的8-pin陶瓷无引线芯片承载（LCC）超薄封装，可以通过I2C总线直接与各种微处理器相连。

BMP180芯片如图3.4所示。

图3.4BMP180芯片图3.5无源蜂鸣器和红色LED发光二极管

3.1.4蜂鸣器与LED发光二极管

气压/温度液晶显示电路还需要一个蜂鸣器和一个LED发光二极管。

蜂鸣器选择5V无源蜂鸣器，发光二极管用LED红色发光二极管。

如图3.5所示。

3.2引脚选择

（1）DCcduinouno开发板

开发板的引脚D2、D3、D4、D5用来与LCD液晶显示屏进行数据传输，D11做LCD液晶显示屏的使能信号输入，D12做LCD液晶显示屏的输入指令/数据端口。

（2）LCD1602蓝屏液晶屏幕

表3.1LCD1602液晶显示屏的引脚定义

（3）BMP180芯片

BMP180的SDA、SCL端分别与DCcduinouno开发板的A4、A5端连接，同时，BMP180还要连接DCcduinouno开发板的+5V电源和接地线。

（4）无源蜂鸣器与LED红色发光二极管

无源蜂鸣器与DCcduinouno开发板D9端连接，LED红色发光二极管连接的是DCcduinouno开发板的D7端。

3.3Arduino代码设计

Arduino代码如下：

#defineNOTE_D0-1

#defineNOTE_D1294

#defineNOTE_D2330

#defineNOTE_D3350

#defineNOTE_D4393

#defineNOTE_D5441

#defineNOTE_D6495

#defineNOTE_D7556

#defineNOTE_DL1147

#defineNOTE_DL2165

#defineNOTE_DL3175

#defineNOTE_DL4196

#defineNOTE_DL5221

#defineNOTE_DL6248

#defineNOTE_DL7278

#defineNOTE_DH1589

#defineNOTE_DH2661

#defineNOTE_DH3700

#defineNOTE_DH4786

#defineNOTE_DH5882

#defineNOTE_DH6990

#defineNOTE_DH71112

//以上部分是定义是把每个音符和频率值对应起来，后面可以随意编写D调的各种歌，这里用NOTE_D+数字表示音符，NOTE_DH+数字表示上面有点的那种音符，NOTE_DL+数字表示下面有点的那种音符。

#defineWHOLE1

#defineHALF0.5

#defineQUARTER0.25

#defineEIGHTH0.25

#defineSIXTEENTH0.625

//这部分是用英文对应了拍子

inttune[]=

{

NOTE_DH1,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D0,

NOTE_DH1,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_DH1,NOTE_D6,NOTE_D0,NOTE_D6,

NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D0,NOTE_D6,

NOTE_DH1,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_DH1,NOTE_D6,NOTE_D0,

NOTE_D1,NOTE_D1,NOTE_D3,

NOTE_D1,NOTE_D1,NOTE_D3,NOTE_D0,

NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D6,

NOTE_D5,NOTE_D1,NOTE_D3,NOTE_D0,

NOTE_DH1,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D6,

NOTE_D5,NOTE_D1,NOTE_D2,NOTE_D0,

NOTE_D7,NOTE_D7,NOTE_D5,NOTE_D3,

NOTE_D5,

NOTE_DH1,NOTE_D0,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D0,NOTE_D5,NOTE_D1,NOTE_D3,NOTE_D0,

NOTE_DH1,NOTE_D0,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D5,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D6,NOTE_D0,NOTE_D5,NOTE_D1,NOTE_D2,NOTE_D0,

NOTE_D3,NOTE_D3,NOTE_D1,NOTE_DL6,

NOTE_D1,

NOTE_D3,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D6,

NOTE_D3,NOTE_D5,NOTE_D6,NOTE_D6,

NOTE_DH1,NOTE_D0,NOTE_D7,NOTE_D5,

NOTE_D6,

};

//这部分就是整首曲子的音符部分，用了一个序列定义为tune，整数

floatduration[]=

{

1,1,0.5,0.5,1,

0.5,0.5,0.5,0.5,1,0.5,0.5,

0.5,1,0.5,1,0.5,0.5,

0.5,0.5,0.5,0.5,1,1,

1,1,1+1,

0.5,1,1+0.5,1,

1,1,0.5,0.5,1,

0.5,1,1+0.5,1,

0.5,0.5,0.5,0.5,1+1,

0.5,1,1+0.5,1,

1+1,0.5,0.5,1,

1+1+1+1,

0.5,0.5,0.5+0.25,0.25,0.5+0.25,0.25,0.5+0.25,0.25,

0.5,1,0.5,1,1,

0.5,0.5,0.5+0.25,0.25,0.5+0.25,0.25,0.5+0.25,0.25,

0.5,1,0.5,1,1,

1+1,0.5,0.5,1,

1+1+1+1,

0.5,1,0.5,1+1,

0.5,1,0.5,1+