6米卫星发射天线控制系统工作原理及维护

梁积晶 蒙青屏 覃赞锋

（广西广播电视地球站）

一、引言

卫星发射天线作为卫星地球站关键的播出设备，是卫星地球站正常运行的最后一个关键环节。天线是否能够正常工作，其控制系统起着非常重要的作用。天线控制系统最主要的作用，就是保证天线能够实时准确地对准特定的卫星。

二、系统的原理

广西广播电视地球站使用6米卫星发射天线作为备用发射天线，其天线控制系统（ACS）适用于交流电机驱动的两轴中小型C波段卫星通信地球站和卫星电视单收站的自动控制。天线控制系统主要包括天线驱动单元（ADU）、天线控制器单元（ACU）、信标机、天线角度传感器（旋转变压器）、交流电机及限位保护装置等。如下图1天线控制系统示意图。

ADU（天线控制单元）的功能是控制方位、俯仰及极化三个电机驱动天线转动。ADU控制方式有两种，一种是LOC（本地）控制，一种是ACU（天线控制单元）控制。LOC本地控制，是通过按键，发送控制指令直接驱动天线方位、俯仰及极化三个电机工作。ACU天线控制方式，是通过ACD天线控制编码向ADU发送指令，通过ADU来实现驱动天线转动。

ACU是整个跟踪控制系统的核心。它根据天线方位（AZ）、俯仰（EL）和极化（POL）传感器的电压，通过换算后，显示天线实时方位角度、俯仰角度、极化角度；根据面板操控键盘的状态、跟踪接收机的收到的卫星信标电平及天线状态产生控制命令，送到ADU，并把ADU送来的状态（限位、系统故障等）显示出来。

图1 天线控制系统示意图

图2 ADU控制面板

三、系统的基本操作

（一）ADU操作说明

ADU的功能是控制方位、俯仰有极化电机驱动天线转动，ACU对天线的控制也要通过ADU来实现。ADU前面板如下图2。

1.控制开关（ACU/LOC）

按下ACU/LOC按键，LOC灯亮，ADU处于本地控制方式，通过ADU面板上的开关可以手动控制天线在方位、俯仰方向、极化方向上转动。释放ACU/LOC按键，ADU处于ACU控制方式，ADU在ACU的控制下驱动天线转动。

2.转向控制开关（CW、CCW、UP、DOWN、PCW、PCCW）

按下CW、CCW、UP、DOWN开关，天线向相应方向转动。开关抬起，该方向停转。各开关表示为：CW－天线方位顺时针转动；CCW－天线方位逆时针转动；UP－天线上扬；DOWN－天线往下；PCW－极化角顺时针转动；PCCW－极化角逆时针转动。

（二）ACU简单操作说明

ACU在待机（STANDBY）状态下，LCD显示如下图3。

ACU通过接收位置状态旋转变压器、信标机等设备的信号，在LCD显示屏上显示了天线实时角度（AZ和EL）、信标跟踪接收机信号电平（signal level）。在STANDBY状态，同时给出ACU操作菜单，分别按1、2、3、4、5，可使ACU进入相应的操作模式。

1.手动模式

在STANDBY状态下，按1，ACU进入手动模式，如下图4。

在手动模式，且ADU在ACU控制下，按键盘上CW、CCW、UP或DOWN按键，可以控制天线在CW、CCW、UP或DOWN方向上转动。要使天线停止转动，只要再按一下相应的按键即可。当天线转到限位位置时（开关限位或者软件限位），天线停转，相应的限位指示在限位状态（limit status）项中显示，同时蜂鸣器发出“滴滴”叫声，以提醒操作者注意。

按EXIT键，ACU退出手动模式，返回待机状态。

2.跟踪模式

在STANDBY状态下，按键盘“2”，ACU进入跟踪模式，ACU会根据信号大小，自动调整天线位置至最佳状态。如下图5。

显示“TRACK”表示ACU当前处于跟踪模式；当前跟踪状态有三种：waitting—信号高于启动门槛，天线不跟踪；tracking—天线正在跟踪卫星；signal low—信号低于保护门槛，天线不跟踪。按EXIT键，ACU退出跟踪模式，返回待机状态。

图3 ACU显示面板

图4 ACU手动模式

四、天线控制系统（ACS）故障及处理方法

（一）故障现象：ACU显示天线方位角度不正常，有跳变情况

故障分析及处理方法：ACU显示天线方位角角度数值大范围跳变，同时有方位角限位告警，而下行监测接收信号正常，观看天线角度实际位置固定不变，应该是方位角检测出了问题。首先检查ACU方位角输入信号接口是否接触良好，有无短路或者断路情况，再检查输入信号线缆，最后检查旋转变压器。检查后发现旋转变压器的输出电压不稳定，由此判定为旋转变压器发生故障，拆出后测量各接点电阻有变化，因此造成角度位置的转换电平不稳，使ACU的A/D转换模块输出数据出现大范围跳变。更换后，天线方位角指示正常。

（二）故障现象：ACU限位告警，天线位置实际上没到限位位置

故障分析及处理方法：ACU限位告警，清除告警无效。经检查天线俯仰角和方位角还在正常位置，并没到限位位置。首先检查软限位设置，发现设置合理。再检查ACU限位输入信号接口是否接触良好，有无短路或者断路情况，发现接口端接触良好。再用万用表测量对应限位开关ACU接口，测量出该接口开路，说明限位开关故障或者信号线缆有开路。在天线底部测量限位开关的两头，发现限位开关正常工作，由此判定为中间线缆有开路现象。经过检查，发现线缆在一拐角处断开。将线缆重新焊接好，故障解决。

（三）故障现象：ACU面板显示变暗，无法看清参数数值

故障分析及处理方法： ACU面板显示变暗，可能面板显示屏故障，拆开后用万用表测量其供电电压，小于正常+5Vdc，在4.8V左右跳动，同时检查其故障记录，有电源DC故障记录，同时设定的卫星信标频率在电源重启后自动跳变到默认数值，可判断ACU电源有故障，拆开ACU电源，测量各滤波电容、变压器和控制芯片，发现220V交流滤波电容容量变小，更换后上电测量输出直流电压正常，上机后整机工作正常。

五、结束语

天线控制系统关系着天线的正常工作，虽然在平时工作过程中操作次数并不多，但是在测试或转星过程中有着非常重要的作用，因此对系统的了解是十分必要的。通过上三例故障分析，故障点多是发生在室外，这就要求我们在平时工作中，及时对故障显示告警进行处理，要加强对室外设备的巡查工作，尽量能做到隐患早发现、早处理，保障广播电视卫星信号安全播出。

图5 ACU跟踪模式