低轨气象卫星APT数据接收系统.docx

ACTi-SM03型低轨气象卫星APT数据接收系统简介

1系统概述
本系统用于接收美国NOAA系列低轨气象卫星在137MHz～138MHz频段范围内下发的APT()卫星气象资料。
系统主要设备组成框图如图1所示：
EMBEDVisio.Drawing.11
图1系统组成框图
系统可采用全向天线或有方向性的极化天线。如果采用方向性极化天线，需要在卫星过境时控制天线对准卫星，系统组成如图2所示。

图2采用方向性天线时的系统组成框图
全向天线的形式有Zapper形式或QuadrifilarHelix形式。全向天线的实物照片如图3所示。

(a)Zapper(b)QuadrifilarHelix
图3全向天线实物照片
方向性天线形式可采用Yagi（八木）天线的形式。通过伺服马达控制使天线对准卫星时，可以获得最大的信号增益，一般在8dB至14dB左右。八木天线的实物照片如图4所示。

图4八木天线实物照片
前置放大器用于对天线接收到的微弱卫星信号进行放大，增益一般大于10dB。其工作前置放大器内部带有带通滤波器，对信号通道外的噪声进行抑制。
NOAA气象卫星的APT信号频率在VHF频段137MHz～138MHz范围内。信号调制方式为FM，信号带宽为34KHz。FM接收机用于解调FM信号，考虑到由于卫星运动而引起产生的多卜勒效应，接收机的带宽应大于40KHz。
数据解码/进机设备用于解调AM方式调制2400Hz副载波信号，获得数字信号，并采集到微机内存中。
气象数据处理显示软件对采集到微机内存中的气象数据进行格式和成像处理，获得气象云图。气象云图可显示在计算机屏幕上，或存储在硬盘文件中，并可打印输出。
另外，系统中还可以配置接收数据管理、卫星轨道计算、天线指向计算、自动天线控制等功能软件。若采用方向性天线，可配置相应的天线跟踪驱动与控制设备。

2系统指标
接收信号频率：137MHz～138MHz；
接收卫星：NOAA-12/14/15/16/17/18；
天线增益：0dB
前置放大器增益：大于10dB；
前置放大器带通滤波器带宽：1MHz；
接收机带宽：40KHz～60KHz；
解调方式：FM；
副载波解调方式：AM；

3系统功能
接收NOAA卫星APT信号,生成卫星气象数据，并记录到硬盘文件；
可从卫星气象数据中提取气象云图，并进行显示、记录、打印；
可将副载波解调前的信号保存为WAV格式原始数据文件，并可进行回放；
能利用输入的NOAA系列低轨气象卫星根数，对进行卫星轨道计算；

4系统工作原理
1）首先利用卫星轨道计算软件计算出卫星过境接收站的时间，使系统提前准备接收卫星信号。
2）当卫星出现时，信号由天线接收，经过前置放大器将信号放大，再送至接收机进行FM解调。
3）FM解调后的信号被数据解码/进机设备采集到微机内存，一路保存到WAV格式原始数据文件中，另一路被进行副载波AM解调，得到数字信号。
4）气象数据处理显示软件对得到的数字信号进行APT格式的帧处理，并恢复出卫星云图数据。然后将卫星云图显示到计算机屏幕上供操作员观察。根据操作员指示，显示的卫星云图可以保存为图象文件(BMP或JPG)，或送打印机输出。
系统接收到的云图如图5、图6所示：

图5卫星云图事例1

图6卫星云图事例2