調(diào)衛(wèi)星地面站需要知道的幾個概念

1、調(diào)衛(wèi)星地面站需要知道的幾個看法因此第一得搞清楚幾個基本看法，而收星歷程也就陪伴此中，看法搞清了，信號也就最后收到了！1、方向角：平常我們經(jīng)過計算軟件或在資猜中獲得的結果應當是以正南方向為標準，將衛(wèi)星天線的指向偏東或偏西調(diào)整一個角度，該角度即是所謂的方向角。至于終歸是偏東仍是偏西，取決于接收地與欲接收衛(wèi)星之間的經(jīng)度關系，以我們所在的北半球為例，若接收地經(jīng)度大于欲接收衛(wèi)星經(jīng)度，則方向角應向南偏西轉(zhuǎn)過某個角度；反之，則應向東轉(zhuǎn)過某個角度。正南方向用指南針來測定，可是因為地理南極和地磁場南極其實不是圓滿重合，因此選好方向角此后還得做一些修正才有可能接收到最強的衛(wèi)星信號。2、仰角：是天線軸線與水平面之間

2、的夾角。正饋天線的軸線很明確，是高頻頭所在地點與天線中心的連線；偏饋天線的軸線就沒那么明確了，我認真察看了偏饋天線的構造和形狀，得出結論：軸線應當與支撐KU頭的L型桿基本平行。此后我照此結論去調(diào)理偏饋天線的仰角，結果調(diào)了兩天也收不到76.5的亞太2R。向來調(diào)到思疑高頻頭能否是壞了，都準備再郵購一個新的高頻頭了，可是在那一天下午，我突發(fā)奇想，想利用太陽光來檢查一下偏饋天線的焦點地點，于是將L型桿瞄準太陽（調(diào)理天線地點，使得L型桿的在地面上的影子匯聚成一點），結果發(fā)現(xiàn)被天線反射的太陽光并無匯聚于高頻頭所在地點，而是在其上方一點的地點（用手在該地點能夠接遇到匯聚的太陽光芒，也能夠據(jù)此來判斷天線的聚焦

3、性能），此后將天線仰角減小，使得光芒匯聚點正幸虧高頻頭所在地點，丈量方才兩個不同樣地點下L型桿與水平面之間的夾角相差有十度左右。至此方才茅塞頓開原來為何找不到那該死的亞太2R了：我所在地接收該星的仰角應為30度，那么L型桿與水平面之間的夾角應當調(diào)成20度左右（我是這樣調(diào)理的：在L型桿上拴一根下掛重物的細繩，用量角器丈量該線與L型桿之間的夾角，則L型桿與水平面之間的夾角必為90-，即只需調(diào)理，使之等于70度就能夠了），而我將L型桿與水平面之間的夾角調(diào)成30度，此后作正負5度左右的調(diào)整，自然就找不到星星了！將該角度修正此后，在計算好的方向角周邊合適調(diào)整，表示信號質(zhì)量的紅便條立刻就竄了出來！那時候的

4、感覺怎一個“爽”字了得！3、極化角：因為衛(wèi)星經(jīng)度與接收地經(jīng)度一般其實不同樣，因此衛(wèi)星發(fā)出的水平或垂直極化波抵達接收地后極化方向會發(fā)生變化，所變化的角度即是所謂的極化角。舉例講，欲接收東經(jīng)76.5度亞太2R某轉(zhuǎn)發(fā)器的水平極化信號，在蘇州的極化角約為45度，原來高頻頭上的零刻度應與高頻頭夾子上的零刻度重合，此時就應將高頻頭逆時針轉(zhuǎn)過45度（面向鍋），此時高頻頭信號引出線呈水平向右的狀態(tài)。若接收衛(wèi)星經(jīng)度大于接收地經(jīng)度，則旋轉(zhuǎn)方向變?yōu)轫槙r針！極化角應當起初調(diào)理好，待收到衛(wèi)星信號此后，再稍作調(diào)整，使接收到的信號質(zhì)量最好為止。先預置好仰角再調(diào)整方向角依據(jù)接收點經(jīng)緯度計算或查表求出接收點天線指向（仰角、方向

5、角）數(shù)據(jù)，先用傾角儀預置好仰角，再在預約方向角周邊微調(diào)仰角、方向角使接收到的信號最正確。極化角調(diào)整天線指向調(diào)整前，高頻頭饋源波導口極化角P預置方向應大概正確，待收到信號后再進行細調(diào)，一般只需依據(jù)經(jīng)度差（經(jīng)度差=衛(wèi)星所在經(jīng)度-接收點經(jīng)度）正負，即可大概判斷極化角正負，經(jīng)度差為正時極化角也為正，經(jīng)度差為負時極化角也為負，經(jīng)度差絕對值越大極化角也越大。水平、垂直極化角正負定義以以以下圖所示。當接收水平極化信號時，饋源波導口窄邊應平行于地面，依據(jù)經(jīng)度差正負及其絕對值大小預置極化角P，待收到信號后再進行微調(diào)。當接收垂直極化信號時饋源波導口寬邊應平行于地面，依據(jù)經(jīng)度差正負及其絕對值大小預置極化角P。Ku波

6、段平常采納饋源一體化高頻頭，為便于差別有的饋源一體化高頻頭在其端面有“Up”標記（英文“向上”），標有“Up”端面向上即為“水平極化”，旋轉(zhuǎn)90即為“垂直極化”。LNB頻次正確度和堅固度數(shù)字衛(wèi)星電視接收時應用數(shù)碼專用高頻頭（有的在高頻頭銘牌上注明“Digital”），因為不能夠防范的頻偏和漂移，為使接收機工作在最正確狀態(tài)應付高頻頭輸出中屢次率進行微調(diào)。先讓它接收衛(wèi)星上的模擬信號，并降低或高升頻次（1?）MHz使噪聲點最小、圖像最正確，再轉(zhuǎn)回進行數(shù)字臺接收。防范使用低質(zhì)高頻頭，這是數(shù)字衛(wèi)星接收質(zhì)量的保證。借助尋星儀或衛(wèi)星信號測試儀進行調(diào)整若欲接收的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器沒有模擬信號，天線指向調(diào)整難度加大，除

7、了資深TVRO發(fā)熱友一般要借助尋星儀或衛(wèi)星信號測試儀進行調(diào)整。影響接收質(zhì)量的主要要素：影響接收質(zhì)量的要素好多、狀況也教復雜，一般應當依據(jù)實質(zhì)狀況采納針對性的有效舉措來改良接收質(zhì)量，以下提出幾個主要因數(shù)供參照:衛(wèi)星信號的強弱，衛(wèi)星下行信號能否有阻截而影響接收拋物面天線的接收。有否攪亂源，假如有攪亂則必然第一除去衛(wèi)星信號的攪亂。接收天線增益大小直接影響到接收的質(zhì)量，因此必然調(diào)整好接收天線的方向角，調(diào)整晴天線的饋源，使其處于最正確的接收拋物面的聚焦地點，并調(diào)晴天線饋源的極化角，使其與衛(wèi)星下行信號的極化方向相般配。要采納噪聲溫度低、本振相位噪聲小的、動向增益高的高頻頭。車載KU波段衛(wèi)星通訊系統(tǒng)兩個重點

8、問題的理論分析與解決方法【綱領】：本文經(jīng)過對車載KU波段衛(wèi)星地面站在實質(zhì)使用中面對的快速對星和確立載波發(fā)射功率這兩個最基本又是最重點問題的分析，分別提出了“校訂星法”尋星和用EXCEL編寫鏈路計算軟件配合頻譜儀確立載波發(fā)射功率的解決方法，并給出了詳盡的解決方案。對星校訂星鏈路計算頻譜儀SSOG.308建議衛(wèi)星通訊作為此刻通訊傳輸領域的三大支柱之一，以其傳輸距離遠、覆蓋范圍大而在長途通信傳輸、電視直播等領域發(fā)揮重視要作用。為了知足應急通訊保障的需要，通訊在2005年引進了2部車載KU波段衛(wèi)星地面站。幾年來，這兩套系統(tǒng)在抗災、應急通訊操練等重要事件中優(yōu)秀達成了衛(wèi)星中繼傳輸?shù)娜蝿?，并?jīng)過平戰(zhàn)聯(lián)合業(yè)務

9、的張開，為國內(nèi)外十余家新聞媒體進行過數(shù)字電視直播服務，創(chuàng)辦了優(yōu)秀的經(jīng)濟和社會效益。在對這套系統(tǒng)的使用中，筆者以為，要知足應急通訊系統(tǒng)業(yè)務張開速度快、業(yè)務暫時這兩大特色必然解決兩個重要的技術問題：怎樣快速找到、找準衛(wèi)星；找到衛(wèi)星后怎樣確立本站的發(fā)射功率，使之即能知足衛(wèi)星中繼傳輸?shù)男枰?，又能保證不對衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器上的現(xiàn)有業(yè)務造成攪亂;以下，筆者將經(jīng)過對系統(tǒng)的原理分析，提出對這兩個重點問題的解決方案。一、怎樣使車載KU波段衛(wèi)星地面站快速找準衛(wèi)星在車載KU波段衛(wèi)星地面站的使用中，怎樣經(jīng)過天線控制系統(tǒng)找準衛(wèi)星是第一位的問題，離開這個基本點，其余全部問題也就無從談起了。現(xiàn)代衛(wèi)星通訊地面站所采納的天線控制系統(tǒng)大

10、多采納經(jīng)過判斷衛(wèi)星信標的方法，驅(qū)動天線瞄準衛(wèi)星。福建靈便通訊局的車載KU波段衛(wèi)星地面站采納天控系統(tǒng)也是鑒于這樣一工作原理：1、將天線收起的地點定義為“初始零位”，此時天線伺服系統(tǒng)的數(shù)字角位變換器因為其感應裝置與天線俯仰、方向等驅(qū)動軸直接相連。因此有一個對應于“初始零位”時方向軸和俯仰軸地點的俯仰角、方向角數(shù)值；這些數(shù)值是在天線裝置出廠時固化在系統(tǒng)中的，它是天線能夠收起的最重要標記；2、天線控制單元（ACU）經(jīng)過GPS、電子羅盤等協(xié)助設施獲得車輛此刻地點的經(jīng)緯度，車頭指向角度值和天線方向角度值、俯仰角度值；此中的初始方向角度值（AZ0）、初始俯仰角度值（EL0）與“初始零位”時的數(shù)字角位轉(zhuǎn)換器的

11、方向、俯仰讀數(shù)對應起來；3、經(jīng)過在ACU單元中輸入欲找尋衛(wèi)星的經(jīng)度參數(shù)，ACU計算出天線應達到的方向角（AZ1）、俯仰角（EL1），并且計算出與初始角度值的相對差AZ、EL，并將這一差值見告天線驅(qū)動單元（ADU）；4、ADU單元依據(jù)變化1.1?，數(shù)字角位傳感器驅(qū)動天線軸變化100個單位的換算關系（這一關系僅針對本系統(tǒng)）驅(qū)動步進電機指引方向軸、俯仰軸轉(zhuǎn)動相應的刻度后抵達ACU計算出的方向角、俯仰角地點；5、信標接收機依據(jù)起初設定的信標頻次對信標信號進行判斷、鎖定；6、設定ACU單元為“峰值找尋“狀態(tài)，ACU依據(jù)信標接收機反應的信標信號強弱控制ADU單元驅(qū)動天線瞄準衛(wèi)星；可見，這天線對星系統(tǒng)的基本

12、工作原理就是經(jīng)過計算目的方向角、俯仰角與初始值的相對變化，從而獲得天線方向軸、俯仰軸變化的數(shù)值，從而經(jīng)過數(shù)字角位傳感器驅(qū)動相應軸的轉(zhuǎn)動指引天線抵達指定地點對星。據(jù)此，我們能夠?qū)⒋酥械膸讉€重要參數(shù)進行分類：出廠設定好的機械參數(shù)：“初始零位”時與方向驅(qū)動軸、俯仰驅(qū)動軸相連的數(shù)字角位變換器讀數(shù)，每變化1?數(shù)字角位傳感器驅(qū)動天線軸轉(zhuǎn)動的數(shù)值等；理論計算出的參數(shù)：衛(wèi)星經(jīng)度值，天線對星的方向角、俯仰角；外界輸入的參數(shù)：初始AZ，初始EL，信標頻次；關于前面兩類的參數(shù)，屬于設施精度和理論計算的問題，因此本文不對其進行討論，而對于外界輸入的參數(shù)，則因為各樣的攪亂，在目前環(huán)境下很難甚至沒法確立，詳見下表：經(jīng)過上

13、邊的分析，我們不難得出這樣一個結論：正是因為初始方向角、俯仰角與真切值的偏差惹起了整個系統(tǒng)沒法正確對星。經(jīng)過試驗能夠考證，天線對星實質(zhì)值與理論值的偏差與初始AZ、初始EL的偏差圓滿同樣。兩者中又以方向角的偏差為主要偏差，可見怎樣解決初始AZ與真切值的偏差是保證系統(tǒng)正常運行即實現(xiàn)快速對星的重點。思慮一：既然遇到電磁環(huán)境的影響，不能夠能獲得正確的初始位經(jīng)過找尋“校訂星”的方法達到對初始AZ值、初始EL思慮二：采納哪一顆衛(wèi)星做“校訂星”比較合適；AZ值，能否采納逆向思想的方值的校訂；解決思路一：經(jīng)過前文對系統(tǒng)原理的分析我們認識到：假如我們能在天線瞄準校訂星后，將實質(zhì)對星的方向角、俯仰角讀數(shù)改為系統(tǒng)理

14、論計算出的方向角、俯仰角數(shù)值，也能達到使數(shù)字角位傳感器數(shù)值與理論計算出的真切角度值對應的目的，從而逆向校訂了初始AZ、初始EL，達到與“初始零位”數(shù)字角位變換器讀數(shù)對應的目的，從而保證天線找尋目的衛(wèi)星時能夠精準定位。解決思路二：既然信標不易鑒別，我們不如運用系統(tǒng)配置的數(shù)字電視接收機，經(jīng)過收看校訂星上的數(shù)字電視節(jié)目達到正確尋星的目的。這樣對“校訂星”有以下幾點要求：在某一轉(zhuǎn)發(fā)器上存在好多的電視載波，有必然的頻譜特色；能夠知足天線方向角改動范圍；經(jīng)過收看電視節(jié)目，很簡單判斷能否瞄準校訂星；為此，經(jīng)過在網(wǎng)上查閱有關資料，綜合考慮上述幾點，確立在使用西南方向衛(wèi)星時（對星方位角180o300o）使用亞洲

15、2號（100.5oE）衛(wèi)星作為校準星，而在使用東南方向衛(wèi)星時（對星方向角100o180o）采納泛美2號（169oE）作為校訂星，下邊以找尋中衛(wèi)一號衛(wèi)星，利用亞洲二號衛(wèi)星作校準星為例論述操作過程。步一：將系統(tǒng)停放在比較平展的地面上，并調(diào)整支撐腳至車身基本水平；步二：在ACU單元輸入初始化命令，方向角、車頭指向、經(jīng)緯度與外設儀表指示吻合，即達成“初始零位”的查驗；步三：在數(shù)字電視機中設置校準星上某一電視節(jié)目參數(shù)；步四：在ACU單元中輸入校準星參數(shù)：100.5oE，履行天線對星；步五：親密凝視頻譜儀或電視接收機的指示狀況；步六：天線抵達理論對星地點，記錄此時的理論計算對星俯仰角，對星方向角；步七：若

16、天線未能找到衛(wèi)星，設定俯仰角不變，進行方向角?15度掃描，在發(fā)現(xiàn)載波或電視接收機鎖準時按緊迫停止健；步八：利用頻譜分析儀、電視接收機配合微調(diào)方向角、俯仰角至最大地點；步九：在ACU單元中改正此時的方向角、俯仰角為步六記錄的值，達成校訂功能；步十：輸入目的衛(wèi)星參數(shù)：87.5oE，達成尋星；經(jīng)過以上我們對“校訂星”法尋星的介紹，我們能夠看到這類方法與傳統(tǒng)信標尋星法的最大差別在于對星是經(jīng)過找尋數(shù)字電視頻譜信號而不用信標接收機進行尋星，這是因為：1、信標頻譜不易鑒別；2、此刻的信標接收機對信標頻次的頻偏精度要求較高，一般達到10KHZ單位。并且諸如中衛(wèi)一號這樣的衛(wèi)星在實踐中我們也發(fā)現(xiàn)其信標自己頻次堅固

17、度也偏低，進一步影響對星；3、數(shù)字電視不單資源豐富，極易查問并且接收機的敏捷度高且頻偏要求低（如SYS3000系列頻偏1MHZ時還能夠正常接收信號），頻譜圖也簡單鑒別；從用“校訂星”法尋星時信標與電視載波的一組頻譜比較圖我們能夠顯然印證上邊的看法：在方向角偏差1.3度，俯仰角偏差0.3度時，頻譜儀上已能夠顯然看到數(shù)字電視載波信號，并且電視接收機接收正常，而信標信號在頻譜儀上還沒有顯示。連續(xù)按校訂星法將天線瞄準衛(wèi)星，獲得以下頻譜比較圖：實質(zhì)上，假如我們租用的衛(wèi)星自己擁有好多的載波時，是能夠直接將目的衛(wèi)星作為校訂星，可是實質(zhì)使用中，因為應急通訊業(yè)務的暫時性，我們租用的衛(wèi)星常常是業(yè)務較少的衛(wèi)星，如中

18、衛(wèi)一號、鑫諾一號等，這樣能夠保證我們的轉(zhuǎn)發(fā)器資源，因此利用校訂星上豐富的業(yè)務資源進行尋星就擁有很強的現(xiàn)實意義，并且這類方法尋星目的十分明確，很簡單經(jīng)過對接收電視信號的鑒別，達到確認衛(wèi)星的目的。怎樣確立車載KU波段衛(wèi)星通訊系統(tǒng)的發(fā)射功率。在車載KU波段衛(wèi)星通訊系統(tǒng)的使用中，有大批業(yè)務是暫時開通的，并且每次使用所租用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器以及業(yè)務種類又都不盡同樣，因此不能夠能象固定衛(wèi)星地面站那樣每次都在衛(wèi)星測控中心控制下進行嚴格的入網(wǎng)測試和功率標定后再進行載波發(fā)射。為了保證衛(wèi)星和星上業(yè)務的正常運行，車載KU波段衛(wèi)星通訊系統(tǒng)發(fā)射的暫時業(yè)務載波更應當嚴格依據(jù)有關要求。解決這個矛盾的方法除了與不同樣衛(wèi)星企業(yè)聯(lián)系并提

19、早進行有關入網(wǎng)測試之外，操作人員自己也應當掌握有關的鏈路計算方法，并且能夠使用頻譜分析儀對接收信號進行分析，控制發(fā)射載波功率，從而能在緊迫狀況下較好掌握本站發(fā)射功率，同時保證衛(wèi)星正常和自己業(yè)務的順利開通。以下筆者將詳盡給出計算一個IDR載波衛(wèi)星通訊鏈路的方法。1、上行鏈路的計算：分析車載KU波段衛(wèi)星通訊系統(tǒng)的信號流程我們知道，上行鏈路的計算是針對HPA法蘭口的輸出信號經(jīng)過天線增益以及上行空間耗資后抵達到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器這一空間鏈路段，它的計算主要有以下幾步：2、信號經(jīng)過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的計算：信號經(jīng)過上行鏈路得空間衰耗后已經(jīng)比較略微，為了保證信號傳輸質(zhì)量，就必然經(jīng)過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器對信號進行放大，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中的

20、鏈路計算可依據(jù)以下步驟進行：3、信號下行鏈路計算：載波信號經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)后，進入下行鏈路，此時空間的段落構造與上行正好相反，它由衛(wèi)星發(fā)射，由地面站進行接收，因此計算與上行鏈路計算較為相像：步一：地面站質(zhì)量要素G/TR的計算：計算G/TR就要知道接收天線增益和接收系統(tǒng)的總噪聲溫度，因為天線接收增益GR固定參數(shù)，而接收系統(tǒng)的等效噪聲溫度則由饋線耗資，環(huán)境溫度不同樣有所不同樣，為了計算這個值我們第一要認識接收系統(tǒng)的射頻信號流程（見以以下圖）實質(zhì)的應用告訴我們，權衡衛(wèi)星信號的利害，在調(diào)制解調(diào)器上的表現(xiàn)為Eb/N0，他的利害是權衡系統(tǒng)傳輸質(zhì)量利害的真確合用指標，在車載KU波段衛(wèi)星地面站的實質(zhì)使用中，我們進行

21、鏈路計算的真切目的就是在保證Eb/N0值的前提下，計算上行的最大功率。經(jīng)過以上的計算，我們圓滿掌握了衛(wèi)星鏈路計算的方法，可是在車載KU波段衛(wèi)星地面站的使用中，我們一般是經(jīng)過頻譜儀監(jiān)測載波信號。那么怎樣經(jīng)過頻譜儀監(jiān)測到的載波信號直接判斷信號的Eb/N0，即為了知足系統(tǒng)Eb/N0的要求，頻譜儀應當監(jiān)測到什么樣的信號，以下給出計算方法第一：頻譜儀丈量的信號是載波譜密度與噪聲譜密度之和比即（C0+N0）/N0，而車載KU波段衛(wèi)星地面站發(fā)射的兩種載波IDR載波、數(shù)字電視載波均采納QPSK調(diào)制和擾碼能量擴散因此，能夠用載波的中心頻次譜密度C0來取代載波功率C，其計算公式以下：C0=C-10lg（R/2）R

22、為傳輸速率其次，實質(zhì)計算告訴我們，當（C0+N0）/N0的數(shù)值大于7dB時，能夠近似將C0/N0（C0+N0）/N0Eb/N0=C/N0-10lgR=C0/N0+10lg（R/2）-10lgRC0/N0=Eb/N0+3第三點要重申的是，因為使用頻譜儀丈量（C0+N0）/N0的條件是頻譜儀的分辨帶寬小于已調(diào)載波的信號帶寬，因此，INTELSAT在SSOG308建議中對頻譜儀測試（C0+N0）/N0時的設置給出以下建議：以上我們給出了一個經(jīng)過頻譜儀監(jiān)測，進行衛(wèi)星鏈路計算的詳盡公式，在這一系列計算中，我們能夠很方便的利用EXCEL軟件，將繁瑣的鏈路計算整理為一個規(guī)范化的軟件。在實質(zhì)使用時，只需輸入相應的衛(wèi)星參量和數(shù)據(jù)參量，就能夠很方便經(jīng)過在接收端用頻譜儀測試（C0+N0）/N0的方法