卫星接收器材的安装和调整

2011-10-20曹树伟

赤峰学院学报·自然科学版 2011年10期

关键词：高频头经度仰角

曹树伟

（赤峰学院物理与电子信息工程学院，内蒙古赤峰 024000）

卫星接收器材的安装和调整

曹树伟

（赤峰学院物理与电子信息工程学院，内蒙古赤峰 024000）

随着国内卫星直播平台的发展，大大地丰富了人们的文化生活.在卫星广播电视蓬勃发展的同时，人们也越来越多的需要了解和掌握一些与之相关的接收技术.由此，本文介绍如何对接收天线、高频头及馈源、接收机、接收辅助器材进行安装和调整，包括天线的类型、口径的选择，天馈角度的计算、测量和调整，天线的选址及安装固定，如何进行寻星操作等.

卫星电视；卫星天线；高频头；仰角；方位角

1 天线类型、口径的选择

每颗卫星都有各自的覆盖范围，卫星公司会根据自身的运营重点，把有限的覆盖范围调整在主要客户服务群的区域内.另外，每颗卫星的覆盖范围和其转发器的EIRP值有关，通过查找该星的波束图，可得知在本地区的EIRP覆盖值.其EIRP值是以“dBW”为单位，该数字越大，表示卫星发射功率越强.目前的卫星EIRP值由边缘到中心波束，C波段一般在32-41dBW范围内，Ku波段则在42-60dBW范围内.随着卫星制造技术进一步提高，卫星发射功率越来越大，使得接收天线口径进一步缩小.

通过所需接收卫星的波段和EIRP值，来选择天线的类型和口径尺寸.一般来讲，接受C波段信号，常采用正馈天线;接受Ku波段信号，则采用偏馈天线.至于天线口径的选择，则和卫星转发器的EIRP值有密切关系，通过查询波束图上的EIRP值，可为选择天线口径提供参考依据.

2 天馈系统角度的计算、测量和调整

普通的天线要对准一颗卫星，需要根据天线所在地的经纬度来调整天线的仰角和方位角；对接收卫星信号是采用线极化方式的，还需要调整高频头的极化角，这就涉及到天馈系统角度的计测量和调整的问题.

2.1 天馈角度参数

2.1.1 仰角从接收点仰望卫星的实现与水平线构成的夹角，称为仰角.

仰角（E）的计算公式如下：

其中а：接受所在地经度-卫星定点经度；β:地面站所在地纬度；r：6378km（地球半径）；R：42218km（卫星轨道半径）；r/R：0.15.以下公式字母的表示含义相同.

2.1.2 方位角以接收点的正北方为起始，顺时针旋转至卫星的视线在接收点水平面上的正投影线所形成的夹角，称为方位角.

2.1.3 极化角受接收者所在地与卫星定点地经度差及地球曲率的影响，而使得馈源相对于地面形成的倾角，称为极化角.

2.2 天线角度的测量和调整

图1

对于天线角度的测量，可以采用多功能坡度测量仪，也可通过自制的简易测量器来进行测量.自制时，可选用一块刻度清晰的学生用量角器，在其零位中心钻一小孔，用棉线拴一小螺母，另一端穿过小孔打个结，即成了一个简易测量器.（图1）.

2.2.1 天线仰角的测量

（1）正馈天线仰角的测量仰角可采用多功能坡度测量仪、简易测量器来测量.

（2）偏馈天线仰角的测量分别采用多功能坡度测量仪、简易测量器来测量偏馈天线仰角的示意图.我们在计算出的仰角对偏馈天线进行调整时，需要注意：偏馈天线实际上是取自正馈天线的部分反射面，因此偏馈天线存在一个偏焦角（见图2），实际测量的角度是偏馈天线锅面夹角，其数值应该为：仰角-偏焦角.

图2

2.2.2 天线方位角的测量

通过前面方法的出的方位角是以正南方向为标准的，正值表示南偏西，负值表示南偏东.

测量和调整卫星接收天线方位角，可采用罗盘仪、指南针的测量仪器，现以指南针为例，介绍天线方位角的测量方法：（1）打开指南针，使可改达最大位置，并将指南针托平，再将其上的目标指示记号，指向接收天线背面中间的仰角调整杆位置（.2）调整方位盘，使方位指标与指针红色部分重叠（.3）读取方位攀上位于方位指示线处的角度，即为方位角.测量方位角时应注意以下两点：（1）指南针最好距离水泥地板或周围含铁物质1m以上，应避开磁性干扰，保证测量的准确性（.2）指南针指示的方位角与实际方位角之间存在着一个磁偏角，其范围在1°-5°，应根据当地磁偏角，对获取的方位角进行适当的修正.

调整天线方位角的方法与测量方法基本相同，只不过测量方位角时，是移动指南针来对应仰角杆位置，而调整方位角则是移动天线来对应指南针刻度而已.

2.2.3 高频头极化角的调整

在我们亚太地区上空，所接收的卫星信号大部分是以线极化方式传送的，由于线极化是采用水平或垂直这两种计划方式，因此接收地经度只有和卫星在轨经度一致时，高频头才会有绝对的水平或垂直.而普通情况下，这两个经度很难相同，因此卫星发出的水平或垂直极化波到达接收地后，计划方向会发生偏转，这种偏转的角度就是极化角.因此我们在接收不同卫星的线极化信号时，需根据计算出的极化角，旋转高频头，以取得最佳的接收效果.极化角的获取，同样是采用上面介绍的方法.调整极化角时，操作者面向天线，数值为正值，表示以0°为基准，高频头按顺时针方向旋转一个角度;为负值，则按逆时针转动.对于极化角0°的规定如下：（1）在单极化高频头中，我们把高频头内部的计划振子平行于水平面的状态，规定为极化角0°，对于C波段单极化高频头来讲，即高频头窄边和水平面平行.（2）在双极性高频头中，把高频头内部的极化隔离针平行水平面的状态，规定为极化角为0°，对于C波段双极性高频头来讲，通常0°是指向时间6：00位置.对于Ku波段双极性高频头，由于高频头上没有好的位置作标记，因此把刻度标记在夹具上.对于Ku波段之头来讲，0°时，高频头上的F头朝向时间4：30位置；对于Ku波段弯头来讲，弯头长边与地面垂直为0°.

3 天线的选址及安装

在进行天线选址和安装固定前，先论述一下天线仰角和方位角的调整规律.

（1）接收天线的仰角和所接收卫星的在轨经度有直接关系，以天线接收的经度为基准，越接近当地经度的卫星，其接收天线仰角越高，方位越接近南方.（2）对于接收同一颗卫星来讲，接收地纬度越低，仰角就越大.（3）同步卫星轨道位于赤道上空，而我国处在北半球，因此接收天线总是指向南面，若卫星在轨经度大于接收地经度，则方位角应向南偏东转过某个角度，反之，则应向西转过某个角度.

3.1 天线选址要求

根据要接收卫星的在轨经度和接收地的经纬度确定了天线的仰角、方位角后，就可以进行天线安装地址的选择了，选址主要有以下五种要求.1.无遮挡：在天线指向卫星的区域内，没有树木、建筑物、高压线铁塔及高山等遮挡物.2.干扰小：选址时应尽量避免电磁场干扰.远离微波站、差转台、雷达等干扰源.3.风荷小：选址时应尽可能避开山顶、高楼顶等大的风口.4.防雷击：选址附近有避雷装置的建筑物，且天线处在其保护范围内使，可不设避雷装置；否则，要安装避雷装置.5.距离近：天线尽可能里接收机近一些.减小导线上的信号衰减.

3.2 天线的安装固定

为适应安装的所处的周围环境要求，接收天线有户外、阳台、窗台等多种安装形式.（1）户外安装对天线的安装要求简单，只要接收信号的指向区域内开阔、无遮挡即可.（2）阳台安装首先要选择面向朝南的阳台，这样天线安装和调整才比较方便；其次要考虑到天线安装的最佳位置，使得天线能以最大接收面积、最小遮挡面积地接收卫星信号.（3）窗台安装阳台安装至少还有两个方向，但窗台安装只能有一个朝向.一般可将天线安装在靠近窗子的位置，也可将天线安装在靠窗台的外下方.

3.3 小型偏馈天线的安装

对于安装在阳台或窗台的小型偏馈天线，会受到所处的环境的诸多方面的限制，为了能最大限度地提高天线的接收面积，常采用正装，倒装，天线侧装等方式.

4 寻星操作

前面介绍了天馈系统得角度计算、测量和调整，确定了天线大体位置，这只是实际寻星的一个前序，寻星操作的主要内容是：捕捉要寻找的卫星一个转发器信号后，再细调天线，使该星上所有转发信号的接收都能够处于最佳状态.

4.1 寻星操作的注意事项

（1）寻星前，至少要了解该星上一个正常使用的转发器的频率，极性和符码率.最好能知道该星上功率最大的转发器参数，用它作引导信号寻星容易成功；再知道功率最弱的转发器的参数，以它作校正，使天馈系统能够精确地对准卫星.（2）由于接收数字卫星信号时，接收机需要进行解压运算，会占用一定的时间，故寻星操作是一定要缓慢而均匀的调节天线仰角和方位角.（3）应尽量选择晴朗天气进行寻星操作，遇到阴雨天，由于雨衰的作用，会影响信号的接收.

4.2 寻星操作的四个步骤

（1）先固定仰角在天馈系统的三个角度中，仰角最为关键；测量仰角时，仪器不易受干扰，容易测准，固定也很方便，因此首先把仰角固定好.（2）再调极化角在国内，尤其是在北方地区，极化角粗调时，可采用经验公式：极化角=接收地经度-卫星在轨经度，其值为正，表示以0°为基准，高频头按顺时针方向旋转一个角度；为负值，则按逆时针转动.（3）寻找方位角方位角最易受磁场影响，但只要耐心的操作，也很快会成功.（4）细调三个角一旦找到了信号，接收机的锁定指示灯就会点亮；再左右调整方位角，使信号指示呈最大；然后再上下调整仰角，使信号指示呈最大；最后细调极化角，也使得信号指示呈最大.