12米C波段衛(wèi)星發(fā)射天線技術(shù)指標調(diào)整和測試

1、12 米 c 波段衛(wèi)星發(fā)射天線技術(shù)指標、調(diào)整和測試陳武釗廣東省廣播電視衛(wèi)星地球站摘要：衛(wèi)星發(fā)射天線是廣播電視節(jié)目發(fā)射和接收的重要室外單元，如何掌握衛(wèi)星天線的技術(shù)指標，熟悉衛(wèi)星天線的調(diào)整和測試非常重要。 本文結(jié)合作者多年來的工作經(jīng)驗，介紹 c 波段 12 米天線的技術(shù)指標、調(diào)整和測試，供同行參考。關(guān)鍵詞：衛(wèi)星天線 技術(shù)指標調(diào)整測試隨著廣播電視事業(yè)的發(fā)展，衛(wèi)星廣播電視已經(jīng)成為廣播電視傳輸覆蓋網(wǎng)的重要組成部分，成為廣大受 眾獲取廣播電視節(jié)目信息及多媒體通信業(yè)務(wù)的重要 渠道之一。 而衛(wèi)星發(fā)射天線是無線電波接收和發(fā)射的 窗口，因此，掌握天線發(fā)射技術(shù)是我們合理使用和維 護天線設(shè)備，不間斷、高質(zhì)量地將廣播電

2、視節(jié)目信號 優(yōu)質(zhì)安全地進行傳輸?shù)囊粋€重要環(huán)節(jié)。常用衛(wèi)星發(fā)射天線1圖 1 標準卡塞格倫天線由于傳輸系統(tǒng)使用的上行鏈路輸入輸出信號均經(jīng)天線進行傳輸來完成，所以一般衛(wèi)星發(fā)射天線都有 可逆性功能。 即一副發(fā)射天線既可將上行鏈路高功放 輸出的高頻電流經(jīng)饋管輸送到天線轉(zhuǎn)為電磁波，向特 定的衛(wèi)星發(fā)射信號，也可作為接收天線將所選用無線 電波接收下來轉(zhuǎn)為高頻電流經(jīng)饋線輸送至 lna 做多 功能之用，衛(wèi)星發(fā)射天線一般有六種常用面天線。（1）標準卡塞格倫偏天線其天線的主面為旋轉(zhuǎn)拋物面， 副面為旋轉(zhuǎn)雙曲 面，拋物面焦點與雙曲面的虛焦點重合，雙曲面的焦 點與饋源的相位中心重合，并三件共軸，見圖 1。（2）標準格里高利天

3、線其主面是旋轉(zhuǎn)拋物面，副面為旋轉(zhuǎn)橢圓，橢圓面 的一個焦點與旋轉(zhuǎn)拋物面焦點重合，橢圓面的另一個 焦點與饋源的相位中心重合，見圖 2。圖 2 標準格里高利天線（3）標準雙偏饋天線主面為旋轉(zhuǎn)拋物面的一部分， 副面是旋轉(zhuǎn)橢圓 面。 此天線副瓣低且效率高，但成本高，由于其價格是 對稱天線的三倍左右，所以實際應(yīng)用不是很多。 尤其有線電視技術(shù)衛(wèi)星廣播圖 3 標準雙偏饋天線圖 5 偏置前饋天線圖 6 前饋拋物面天線復(fù)用的 4 端口饋源，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜且重量大，饋線較長，所以，現(xiàn)已不適用了。 標準環(huán)焦天線由于其結(jié)構(gòu) 原因，一般適用于 d 100 的中小型天線。 而標準雙 偏饋天線雖然效率高，但成本也高，且設(shè)計難

4、度也大， 特別是在 d 100 的大型天線中很少使用。 在 d 100 的大型天線中，一般選用最廣泛的是修正型卡塞格倫天線和修正型格里高利天線。 廣播電視衛(wèi)星地球 站使用的一般是修正型格里高利天線，下面以我站的 c 波段 12m 格里高利天線為例， 介紹其主要技術(shù)指 標、調(diào)整及測試。圖 4標準環(huán)焦天線是在大口徑天線的應(yīng)用方面受到一定的限制，見圖 3。（4）標準環(huán)焦天線其主面為偏軸旋轉(zhuǎn)拋物面， 副面為組合旋轉(zhuǎn)橢圓 面。 由于旋轉(zhuǎn)拋物面的焦點為一圓環(huán)，所以被稱為環(huán)焦 天線。 橢圓面焦點與饋源喇叭相位中心重合。 見圖 4。（5）偏置前饋天線主面為拋物面天線的一部分， 因為天線無遮擋， 所以其效率較高

5、。 由于對稱性較差，因此，其交叉極化 也 較 差 ， 此天線常用于數(shù)據(jù) 通 信 及 ku 頻 段 作 為 tvro 天線。 見圖 5。（6）前饋拋物面天線天線面為旋轉(zhuǎn)拋物面， 其焦距為 f， 饋源放在拋 物面的焦點上，見圖 6。 此種天線常應(yīng)用于衛(wèi)星接收 天線，也可做 vista 天線使用。以上常用的六種天線，其中后兩種前饋天線的應(yīng) 用僅適用于 tvro 或簡單的 vista 天線。 對于頻率格里高利天線的技術(shù)指標2（1）工作頻率rx(接收)：36254200mhztx(發(fā)射)：58506425mhz（2）效率cband rx：70 tx：652011 年第 7 期（總第 259 期）有線電視

6、技術(shù)衛(wèi)星廣播（3）端口隔離雙圓極化格里高利天線的調(diào)整3雙線極化30db30db85dbrxrx：txtx：txrx：20db20db85db（1）極化角的調(diào)整通過頻譜儀監(jiān)測接收到的信號，將天線對準所工 作的衛(wèi)星，衛(wèi)星組織強制性規(guī)定極化隔離應(yīng)調(diào)整至小 于35db，為了調(diào)整饋源極化，在線極化網(wǎng)絡(luò)圓波導(dǎo)旋 面有活動法蘭，可使其轉(zhuǎn)動并調(diào)整，其步驟為：首先天線對準衛(wèi)星， 調(diào)整到接收信號最強的位 置，在衛(wèi)星公司的配合下，按規(guī)定發(fā)射出一信號。其次松開活動法蘭上的連接螺釘，慢慢轉(zhuǎn)動網(wǎng)絡(luò) 圓波導(dǎo)，衛(wèi)星公司監(jiān)測接收到反極化信號，直到滿足小 于35db 的要求。 若調(diào)整時反極化電平達不到35db， 可微調(diào)天線的方位

7、角和俯仰角， 以改善天線的極化電 平。天線的方位角和俯仰角的計算公式為：（4）饋源損耗rx03db tx02db（5）電壓駐波比 雙園極化雙線極化131rx、tx1251（6）噪聲溫度elta5°52k10°42k20°34k（7）線極化交叉極化隔離度對雙圓極化：圓極化電壓軸比106（05db）對雙線極化：交叉極化隔離度35db（軸向）交叉極化隔離度30db （1db 點）線極化面±45°可調(diào)（手動或電動）（8）方向圖第一旁瓣：14dbaz180°arctan tan覫 sincoscosa r2elarctan22姨1cos 覫co

8、s 式中： 為地球站經(jīng)度； 為地球站緯度； 為衛(wèi)星定位經(jīng)度；a 為地球半徑(6378km)；r 為衛(wèi)星到地心距離(42218km)。調(diào)整天線角度后如反極化電平仍無改善，可檢查 圓波導(dǎo)連接處是否對齊， 否則重新連接對齊圓波導(dǎo)； 檢查喇叭口面是否有水珠或不干凈，若有應(yīng)用干凈布 擦凈； 檢查副面反射面相對于喇叭口是否對稱安裝。 如圓波導(dǎo)橢圓引起反極化電平差，可在圓波導(dǎo)上沿圓 周方向加壓橢件，每次試著壓橢圓波導(dǎo)，根據(jù)反極化 電平變化確定某一合適位置，直至調(diào)到反極化電平滿 足要求。 每次壓橢時用力不能太猛，才不會壓壞圓波 導(dǎo)。（2）副面調(diào)整為了獲得低于14db 的第一旁瓣而且較為對稱(兩旁瓣相差 2db

9、 以內(nèi))，可按下列方法進行調(diào)整：首先根據(jù)理論數(shù)據(jù)查副面相對于喇叭口面的距 離以及副面相對于喇叭口面的對稱度(誤差±2mm)。其次根據(jù)測得的方向圖調(diào)整副反射面，若兩旁瓣 之間相差 4db，可以副面左側(cè)向天線里調(diào)整， 副面右側(cè)向天線外調(diào)整，直至調(diào)整到使兩旁瓣較為對稱。 根 據(jù)以往的經(jīng)驗，c 波段天線每調(diào)整 1mm 可改變 1db，遠旁瓣及 90旁瓣滿足如下包絡(luò)標準）：當 d 100 時：（fcc 或 ccir2925lg3225lg10dbi1°20°dbi 20°48°dbi 48°180°當 d 100 時：4910lgd

10、25lg5210lgd 25lg10（9）g t 值dbidbi dbi1°20°20°48°48°180°rx:524720lg（f 4）dbitx:556820lg（f 6）dbi（10）波導(dǎo)接口波導(dǎo)接口的技術(shù)標準為： rx：cpr229gcpr229f（相當國際標準 bj40） tx：cpr137gcpr137f（相當國際標準 bj40）或 cpr159g，cpr159f（相當國際標準 bj40）（11）跟蹤精度及跟蹤方式跟 蹤 精 度1 10 波 束 寬 度 （rms）， 可 用 步 進 跟 蹤方式，當跟蹤精度1 10 波束寬

11、度（rms）時，則必須用寬脈沖跟蹤。262011 年第 7 期（總第 259 期）有線電視技術(shù)衛(wèi)星廣播圖 7噪聲溫度隨天線的仰角的變化而變化副面偏轉(zhuǎn)比平移更影響旁瓣的對稱性，平移后要鎖緊調(diào)整螺釘。如沒有零深，雖然副面頂點距離喇叭口上面的尺 寸符合理論數(shù)據(jù)，但有可能是天線主面裝配誤差而影 響了零深， 此時可縱向調(diào)整副反射面，c 波段天線可 再次調(diào)整 34mm。 調(diào)整完畢應(yīng)緊固所有調(diào)整螺釘。一般發(fā)射饋線均采用橢圓波導(dǎo)，而橢圓波導(dǎo)的兩端均有橢矩過渡。 在橢矩過渡上一般有調(diào)配螺釘，如 發(fā)現(xiàn)電壓駐波比偏大， 則調(diào)整螺釘使 hpa 的反射功 率最小，此時可得到最佳的駐波比。 我們在使用中，也 是使用某種頻

12、率，只要把使用的一般頻率測量滿足要 求，高功放的使用不會有問題。（3）接收噪聲溫度的測量天線接收噪聲溫度隨天線仰角的變化而變化，其 測量框圖見圖 7。測量時必須在晴天、微風情況下進行，而且天線的仰角必須在 2°以下，其測量方法為：將天線轉(zhuǎn)到開 闊空間，仰角 10°，開關(guān) k 轉(zhuǎn)到常溫負載上，在頻譜儀 上讀出噪聲電平 a1，把開關(guān)打到待測天線，頻譜儀讀 數(shù)為 a2，則 y(a1a2)db，并讀出此時溫度計溫度 t (c)，用下式計算：格里高利天線的測試4（1）饋源極化的測量在調(diào)極化面時應(yīng)從交叉極化通道來調(diào)，因為此通 道靈敏度較高。 如果以主極化來調(diào)極化面，由于其最 大值處比較

13、平坦，且信號會跳動，調(diào)整時很費時間。 線 極化工作時，通常發(fā)射為垂直極化，接收為水平極化。 由于不同地域?qū)市l(wèi)星時的極化存在不同的極化傾 角，所以要精確計算其所在地域地球站要調(diào)天線的極 化角。 雙線極化工作時，線極化角的計算如下：273ttlna tltatlna tly其中 tlna 為 lna 的噪聲溫度，tl 為附加饋線引入的噪聲溫度，一般數(shù)值很小，t 為 lna 環(huán)境溫度。 此 時，天線系數(shù)的噪聲溫度為 ts（tatlnatl）。以上公式也可算出 g t 值。即：g tg10lgts（4）接收增益估算一般天線入網(wǎng)時不測天線接收增益這一項指標（但使用中應(yīng)列出地球站測試指標）。 但有些移動

14、站或 小型通訊站中， 又不能用射電星來測量，g t 值可以用簡單的方法測量： 首先用信標分別測量出± 2 角度內(nèi)的方位和俯仰方向圖， 并設(shè)± 2 角度所用 掃描時間為 t，3db 波束寬度的掃描時間為t，天線 對準衛(wèi)星的仰角為 e1。 則：05azt t× ×cose1 05elt t× 得出天線增益 g 為：g10lg 2700031000 蕢1 sin ctg tg222 1 21（r×a r ）（cos cosa r ）22 1 2其中 r（r 2racos cosa ） 當 0 時，從天線后面往前面看順時針轉(zhuǎn)動 度；當 0 時