浅谈极化角对卫星接收信号的影响

施剑

一、什么是极化角？极化角对接收信号的影响。

我们国内卫星一般都是线极化，线极化分为水平极化和垂直极化。地面接收天线极化的定义是以卫星接收点的地平面为基准，天线馈源（或极化器）矩形波导口窄边平行于地平面，则电场矢量平行于地平面，定义为水平极化；反之馈源矩形波导口窄边垂直于地平面定义为垂直极化。

假定卫星波束中心与卫星同经度，那么与星下点同经度（但纬度不同）的非星下点接收天线能很好地与卫星辐射电磁波匹配，而与星下点不同经度的非星下点接收天线的极化必须旋转一个角度（即极化角，这个极化角也等于星下点的接收天线所在的地平面与非星下点的接收天线所在的地平面之间的交角）才能与卫星电波相匹配。

地面接收天线的极化角P可用下式计算：

P = arctg[sin（ψs-ψg）/tgθ]

公式中的ψg是接收站经度，ψs为卫星的经度，θ为接收站的纬度。

卫星系统产生极化不匹配主要原因是接收站天线极化匹配不良（极化角调整不准）。单极化系统，极化不匹配会产生极化损耗使接收信号降低。

对于双极化系统，多个转发器所使用的下行频率可能是有相同的，为此不同的转发器之间的信号是依靠不同的极化进行隔离的，如果极化不匹配，不仅产生极化损耗，还会产生两个极化系统之间的同频正交极化干扰，这种一个极化系统的信号对另一个极化系统信号的干扰体现为噪声的增加，使接收信号载噪比大大降低，严重时有明显干扰，甚至无法接收信号。

二、极化角的调整

调整极化角之前，先计算理论值，其值有三种情况：P>0，P=0， P<0，对应的极化角调整方向是：

当P=0时，接收站与卫星同经度，其极化为理想的水平（或垂直）极化；当P>0，此时接收天线的方位角是南偏东，前馈天线馈源顺时针旋转（站在天线的前），后馈天线逆时针旋转（站在天线的后）；当P<0，此时接收天线的方位角是南偏西，前馈天线馈源逆时针旋转，后馈天线顺时针旋转。

在实际的极化角调整中，可分二步走：

a.粗调：

先按计算所得的仰角、方位角和极化角调整天线指向及馈源旋转角度，使仰角、方位角最佳并锁定天线指向。

b.细调：

用频谱仪分析仪、AGC电压或卫星接收机中的信号强度指示条等方法精确调整。

由于频谱仪价格高，所以在实际操作中都使用方便简单的卫星接收机中的信号强度指示条法和AGC电压法。

1、信号强度调整法

信号强度调整法是利用卫星接收机自带的信号检测功能来完成，无需任何仪器。

自带的信号检测功能的接收机，当进入安装调试功能界面时，会显示两条指示条。

一条称为信号强度指示条，其值用%来表示，另一条称为信号质量指示条（称为C/N指示条更贴切些），其值也是用%来表示。

信号强度指示条用来表示接收机与馈源链路的好坏情况，与是否接收到信号无关，此指示条可用来检测接收机与馈源的连接是否正常和馈源是否有故障。信号质量指示条使用来表示接收到的信号的好坏，它是作为天线调试的主要参考依据。

信号质量指示条根据信号的强弱用色条表示，随着信号的逐步增强，除指示条的值不断变大外，指示条的长度逐渐变长，当指示条的颜色由红色变为黑色时表示接收机以锁定信号（机子的牌子不同，色带的颜色不尽相同），即信号电平已达门限值。

信号强度调整法也属于峰值法。其步骤如下：

首先正确连接馈源-接收机，并使接收机进入天线安装调试状态，此时监视器上有一定的信号强度指示，这一指示值反映了馈源-接收机物理链路的损耗大小。按接收节目的参数设置接收机，然后缓慢旋转馈源，旋转的方向和角度以计算值P为基准，使信号质量的指示条达到最大值后锁定馈源，此时极化匹配调整即告完成。

2、AGC电压调整法

AGC电压调整法是利用卫星接收机输出的AGC电压来调整接收天线的极化匹配。该法无需昂贵仪器，只要带有AGC电压输出的卫星接收机和万用表即可，适合普通用户。

调整步骤如下：

设高频头为单极化（水平极化）的。首先把天线馈源（或极化器）矩形波导口窄边平行于地平面，并将接收机设置相应的频道和参数，使之能收到电视信号（水平极化的信号），缓慢旋转馈源，旋转的方向和角度以计算值P为基准，找到AGC电压的最大点，此即为极化最佳匹配位置，锁定馈源，极化调整即告结束。

极化调整好以后，图像清淅、稳定、无干扰，声音悦耳、无噪声，某一端口只能接收某种极化的节目。极化匹配不好的系统最常见现象是：图像噪波多，出现大面积色块画面时更明显，有不稳定的短白线干扰，或两种不同极化的节目在一个端口上均能收到。AGC电压调整法一般用在模拟卫星电视的场合。

三、结论

因此，对双极化卫星系统，调整接收天线时，除了调好方位角及俯仰角外，还须调好极化角，以免反极化信号干扰所要接收的正常信号，确保所接收的信号可靠稳定。