衛(wèi)星天線的調(diào)試策略和技巧

1、淺談地面衛(wèi)星天線的調(diào)試方法和技巧普陀區(qū)廣電臺 張 皓摘要： 本文闡述了調(diào)試地面衛(wèi)星天線中需要注意的各種要素、原則、方法和以及調(diào)試 過程中的注意事項。關(guān)鍵詞： 衛(wèi)星天線 搜星要素 調(diào)整方法 注意事項隨著衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的廣播電視節(jié)目和數(shù)據(jù)不斷增多，各電視臺下行接收設(shè)施也越來 越多，而且由于各種原因?qū)е聜鬏斣?jié)目的衛(wèi)星軌道經(jīng)常變化，因此地面衛(wèi)星接收 站也需要不斷調(diào)整天線方向來對準衛(wèi)星，以保證正常收視。地面站搜星要素搜索衛(wèi)星一般要注意四個要素：仰角、方位角、極化和焦距。仰角：指衛(wèi)星地面站的天線主瓣波束軸線對準衛(wèi)星的連線與其在地平面的投影 夾角，常用EL表示。方位角：指當以地理正北為零度，按順時針方向參考時，

2、天線波束主瓣軸瞄準 衛(wèi)星的連線的投影線與正北方向線的夾角，常用AZ來表示。極化：指電磁波在傳播過程中的電場矢量方向和幅度隨時間變化的特性，一般包括左旋、右旋圓極化及水平、垂直線極化四種極化方式，我國衛(wèi)星接收信號通常 采用水平、垂直線極化波。地衛(wèi)站天線的極化方式一定要與所接收的衛(wèi)星下行信號 的極化方式一致即極化匹配，才能保證接收質(zhì)量達到規(guī)定的標準，否則將影響信號 的正常接收及質(zhì)量。焦距是指衛(wèi)星接收天線對接收信號反射后信號匯聚最強的位置點。常用計算公式與調(diào)星原則地面站方位角、仰角是衛(wèi)星接收天線指向的兩個重要數(shù)據(jù)，饋源極化角p、焦距f是衛(wèi)星接收天線調(diào)整中另外兩個不容忽視的參數(shù)。 四個參數(shù)可由以下衛(wèi)星

3、天線定位 經(jīng)驗計算公式獲得，實際應(yīng)用中我們一般以Az的大小與正負來確定方位角。Az=tg-1(tgsin), Az(-n2,兀/2)EL=tg-1(coscos0.15127)/v1 -cos2cos2,EL(0,兀/2)f=D2/(16h)上式中：相對經(jīng)度，=地-星； 星：衛(wèi)星經(jīng)度；地：地衛(wèi)站所在地經(jīng)度； :地衛(wèi)站所在地緯度；D:天線直徑；(1)(2)(4)p=tg-1(sintg)(3)h:天線深度。應(yīng)用上述公式需說明以下幾點。(1)考慮磁偏角的變化實際操作中由于一般對方位的判斷是靠地球磁場來定位的(如指南針) ，它們所 指出的北方向并不是地球的真北方向，而是磁北方向。天線指向是以真北方向

4、為基 準計算的，因此上述方位角計算公式?jīng)]有考慮磁偏角，在天線方位角實際調(diào)整時應(yīng) 對其進行修正，即加上或減去此位置上的磁偏角的絕對值，以彌補因地球磁場而產(chǎn) 生的偏差。磁北與真北之間的磁偏角隨時間和地理位置會有一定變化，可根據(jù)地磁 圖采用劃區(qū)查表的方法獲得，范圍一般在正負幾度左右。(2)極化角P方向確定原則極化角有p=0、pv0和p0三種情況。以C波段水平極化為例，根據(jù)前饋、 后饋天線的不同對這三種情況作一說明。1若計算結(jié)果P=0,即接收點的經(jīng)度與衛(wèi)星的經(jīng)度一致時，接收水平極化時, 天線饋源的波導口窄邊應(yīng)與地平面平行；接收垂直極化時，天線饋源的波導口寬邊 應(yīng)與地平面平行。2若計算結(jié)果P V0,此時

5、接收點的經(jīng)度小于衛(wèi)星的經(jīng)度，即接收正南東的衛(wèi)星 時，面對前饋天線應(yīng)順時針轉(zhuǎn)動饋源I PI;而對于后饋天線，當觀察者面對天線的 后背時，饋源的波導口面應(yīng)沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)IPI。3若計算結(jié)果P0，與pv0時的情況剛好相反，面對前饋天線，波導口面要沿 逆時針方向旋轉(zhuǎn)I P I;對于后饋天線，面對天線的后背，波導口要沿順時針方向旋 轉(zhuǎn)I P I。(3)方位角確定原則我國位于北半球及東經(jīng)73.5 E到東經(jīng)135 E的范圍之內(nèi)，方向角確定原則如 下：公式（1）中Az0時所求方向角為正南偏西；Az0，則面對前饋天線，在原標準接收極化方式基礎(chǔ)上逆時針轉(zhuǎn)動饋源11.6），f=D2/(16h)=1.125m。接收

6、亞太6A( 134 E),天線直徑D=3.5m， 天線深度h=0.45m,也= 122.294=29.958,星=134,由此得：=地-星=122.294-134=-11.706。則：Az =tg-1(tg/sin)=-22.53(方位角為南偏東22.53)，EL =tg-1(coscos-0.15127)/v1 -cos2cos2 =52.75(仰角為52.75)，p=tg-1(sin/tg)=-19.4(p0，則面對前饋天線，在原標準接收極化方式基礎(chǔ)上順時針轉(zhuǎn)動饋源19.4)，f=D2/(16h)=1.701m。三、 衛(wèi)星調(diào)試方法一般在調(diào)衛(wèi)星時并無專用儀器配合調(diào)整，搜索衛(wèi)星特別是全數(shù)字轉(zhuǎn)發(fā)

7、衛(wèi)星相對 較難。因此根據(jù)不同的情況而采取不同的衛(wèi)星搜索技巧在天線調(diào)整時顯得尤為重要。大致可按以下三種方式進行粗調(diào)。（1）轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星中存在模擬信號的調(diào)整技巧。由于模擬信號特點，這種調(diào)整較容 易。只要數(shù)據(jù)參數(shù)正確，并根據(jù)經(jīng)驗公式計算出的天線方位角及仰角來進行調(diào)整， 高頻頭及饋源極化、焦距正確，一般可很快搜索到衛(wèi)星。（2）換星天線對于全數(shù)字信號轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星的調(diào)試。由于數(shù)字信號和換星接收的特 點，這種調(diào)整相對較難一些。本人通過理論聯(lián)系實踐摸索出一種比較快速調(diào)試的技 巧。調(diào)整天線時先捕捉具體模擬電視信號轉(zhuǎn)發(fā)的相鄰衛(wèi)星，在天線方位角和仰角的 調(diào)整螺絲上相應(yīng)位置作好記號，以此作為參照，然后通過比較該星與所需最終捕

8、捉 的全數(shù)字轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星之間的方位角、仰角差別及信號極化方式、波段，僅需進行水平、 垂直兩個方向上較小的移動和極化變化、 高頻頭C/Ku選擇，就可比較快速搜索到全 數(shù)字信號轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星。（3）新建天線對于全數(shù)字信號轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星的搜索技巧。由于數(shù)字信號和新建天線 接收的特點，這種調(diào)整可能更困難一些。可視情況綜合以上兩種策略進行調(diào)整。天線換星調(diào)整易于新建天線調(diào)整， 搜索存在模擬電視信號的轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星易于搜索 全數(shù)字轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星，不論前者還是后者，應(yīng)依據(jù)具體情況選擇搜索衛(wèi)星的最佳方法。四、搜星的注意事項（1）調(diào)試之前需要仔細查資料，確定當?shù)亟?jīng)緯度，并找準接收信號數(shù)據(jù)參數(shù)，包括信號所在的衛(wèi)星軌跡、波段、極化方式、制式、下

9、行中心頻率、誤碼率、糾錯 率、PID碼（包識別碼），天線方位角、仰角、極化角可由衛(wèi)星軌位、當?shù)亟?jīng)度、緯 度代入以上定位公式算得，作為我們搜索衛(wèi)星的主要依據(jù)。（2）調(diào)整天線的衛(wèi)星接收機應(yīng)盡量選用門限值低、有信號強度和信號質(zhì)量指示 的、易于操作接收的設(shè)備，所選用電視機也不能太小，否則容易忽視模擬電視圖像 上細小噪點而誤認為天線已調(diào)整到最佳狀態(tài)。（3）根據(jù)所需接收信號的極化方式、段波，選取符合要求的高頻頭及極化方式 并注意饋源應(yīng)處于焦距位置。衛(wèi)星接收天線的極化方向是指連接在天線饋源上的高 頻頭中探針的方向（即高頻頭矩陣形輸入波導口的窄邊方向） 。當高頻頭內(nèi)探針與地 面平行則為水平極化，與地面垂直則為

10、垂直極化。（4）要按照確定的天線搜索技巧先進行粗調(diào)，再進行細調(diào)。調(diào)整時一般先調(diào)方 位角、仰角，再調(diào)極化和焦距（新建天線安裝時，要先大致固定好高頻頭極化方位 式和焦距位置）。（5）新建天線仰角調(diào)整時可采取幾何法， 利用量角器做成的簡易儀來進行粗調(diào)。 在量角器的中心鉆一小孔，掛一細線，下吊一重物，量角器上讀出的角度為天線的 仰角值，此時天線仰角粗調(diào)到位。接下來調(diào)整天線方位角時先大致確定正南基準方 位（可采用指南針法或觀察太陽升落方向等） ，用指南針大致在水平地面上找到天線 方位角所在位置。6）通過粗調(diào)搜索到最終所尋衛(wèi)星后，我們還應(yīng)反復仔細微調(diào)天線方位角、仰 角及高頻頭、饋源極化，使所接收信號最強，圖象、伴音最佳。其中一細調(diào)技巧就 是把天線方位角左右略微轉(zhuǎn)動，兩者都轉(zhuǎn)動到監(jiān)視器上圖像剛開始變差時， （對模擬 信號而言）或信號指示條強度變?nèi)鯐r（對數(shù)字信號而言） ，分別在天線立柱架轉(zhuǎn)動處 刻下記號，然后把天線轉(zhuǎn)動到兩個刻度記號之間，這時圖像質(zhì)量比較而言應(yīng)為最好， 信號應(yīng)為最強，完成以后再對仰角