广播电视卫星天线遮挡分析

田世军 朝鲁门

1.2.内蒙古新闻出版广电局501台 内蒙古 呼和浩特市 010070

引 言

发射台周边有大量工程在建设，但是考虑到新建高楼可能会对天线产生遮挡，为避免造成干扰和功率损失，保证安全播出，必须要求施工单位在天线前方保留足够的净空区。本文采用GY/T5041-2012广播电视卫星地球站工程设计规范和中国卫通集团有限公司的《中国卫通用户地球站入网技术要求》作为基本原则，对广播电视天线的遮挡问题进行了全面的分析。

1 概 念

1.1 近场区

抛物面天线前方的水平面上，距离天线口面的距离不大于D0的区域，如图1所示。其中，D0可按公式计算：D0=0.283D2/λ

式中：D——天线直径，单位：米；

λ——地球站上行工作波长，单位：米。

图1 近场区示意图

1.2 近场保护体

在近场区内，抛物面天线前方以天线口面为出发点向前延伸形成圆柱体；然后该圆柱体再以10°的保护角向四周扩大所形成的截圆锥体，称为近场保护体，如图2所示。

图2 近场保护体示意图

2 分析计算

根据电磁场理论，抛物面天线前方的场强分布按距离天线口面的水平距离R分为：近场区、中场区和远场区。近场区：R≤D0；中场区：D0＜R≤7.067D0；远场区R＞7.067D0。

故取在播天线直径为12m，工作频段6GHz。经计算，距天线820m内为近场区，820m～5760m内为中场区，大于5760m为远场区。

根据天线近场区特性，从天线口面至0.25d0（d0=2D2/λ）处，辐射场的能量主要集中在以天线口面为截面的管状波束，除在管状波束内不准有任何物体外，在波束边沿以外还应有保护角大于10°范围的保护区，而且此保护区一直延伸到0.25d0或d0处；到中场区，能量开始扩散；到远场区能量充分扩散，形成方向辐射图。近场区障碍物对抛物面天线的增益、波束宽度、波瓣偏移及旁瓣电平等性能，具有很大的影响；当障碍物与天线距离较近或者障碍物偏离天线主电轴角度小的情况，影响尤其严重。天线近场区需要严格保护，要求管状波束和其10°保护角区域内不准有任何障碍物。

GY/T5041-2012标准中规定，以天线口面为出发点向前延伸形成圆柱体的保护角度为10°，结合《中国卫通用户地球站入网技术要求》中规定的偏移角度为15°。在进行天线遮挡分析计算时，选取天线指向卫星时的方位角、俯仰角均偏移15°，同时满足上述标准、技术要求中规定的保护角度、偏移角度要求。

分析广播电视卫星遮挡中，EL为天线指向卫星时的俯仰角，θ为天线入网偏移角，EL1为天线俯仰偏移角，如图3所示。

假设Δλ为卫星定点经度与地球站经度之差，φ为地球站纬度，则有：

图3 天线俯仰遮挡分析示意图

如果场区内物体（高楼或其他天线）到天线主面下缘垂线的水平距离为d，天线主面下缘到地平面的垂直高度为h，那么如果该物体对天线信号无遮挡，物体的垂直高度H不应超过：

取中星6B卫星的轨道位置及笔者台站的经纬度，计算得到结果，如下表1所示。d：障碍物至天线口面的水平距离

表1 遮挡高度临界值表

由于所有的通讯卫星都位于地球赤道上空，只是经度位置不同，故以赤道为分界线，北半球的卫星天线均朝向南方。另一方面，不同通讯卫星的经度也不同，故当地球站天线指向不同卫星的时候，方向角也因之而变，如图4所示。假设当天线指向卫星时方向角为AZ，则有：

图4 天线方位遮挡分析示意图

以场区西边为例，天线入网时，按照卫星公司相关要求，新建天线以指向卫星时的方位角为0°，应能够向西最大偏移（θ）15.00°，故偏移方向角AZ1为：

如果场区内物体距离天线后缘垂线的水平距离为d1，到天线后缘东西延长线的垂线水平距离为d2，可得物体到天线自西向南偏移角度为：

如果 φ+AZ1＜9o

则无论物体多高，都不会遮挡天线信号。反之需要检查是否满足3式条件，以确定是否会产生遮挡。