卫星地球站天线系统的管理与维护

贾莉

【摘要】天线系统在卫星广播电视传输、发射中是非常重要的设备，天线的高效率运行是卫星广播电视安全播出的重要保障。本文介绍了卫星天线系统的基本结构和工作原理，结合我站在天线维护中的实际经验，对天线系统的维护保养进行了详细介绍。

【关键词】天线系统;卫星地球站;广播电视

中图分类号：TN94                     文献标识码：A                     DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2020.24.013

卫星通信系统由五部分组成：空间分系统（卫星）、卫星地球站、卫星数字电视接收站、跟踪遥测及指令站和监控管理站。可见，卫星地球站是卫星通信系统的重要组成部分之一，其中天线是卫星地球站负责上行发射与下行接收的重要设备。由于天线装置一般大多数安装在室外空旷处，长期受恶劣自然条件的侵蚀，就会使天线出现一些故障问题，从而影响其技术指标与性能。为此，定期对天线装置的维护保养尤为重要。

1. 卫星天线

1.1 卫星天线基本结构

卫星天线结构系统简图如图一所示，由反射面天线和立柱式方位-俯仰型座驾组成。反射面天线主要由反射面、支撑调整机构和背架机构组成。天线座驾支承方式为前三角架式，主要由支承转动部分及轴角检测装置、扶梯、平台和安全保护装置等组成。目前使用的卫星天线有C频段和Ku频段两种，主反射面一般为铝合金板和玻璃钢天线。

1.2 卫星天线分类

卫星地球站与卫星之间的距离非常遥远，为保证广播电视信号的高效率传输，一般卫星地球站大都用抛物面天线。从馈源所处位置来分，可分为正馈天线、后馈天线、偏馈天线，其中后馈天线为双反射面天线，由于其馈源安装在主反射面之后而得名。从工作原理来说，可分为抛物面天线、卡塞格伦天线、环焦天线等。

2. 卫星天线的工作原理

一般卫星天线都具有可逆性，即同一副天线可收发共用。卫星天线的作用是将高功放输出的射频信号发向卫星，同时也可以接收卫星发射的下行信号，传送给地球站的接收设备进行质量监控。安徽地球站使用的大口径发射天线为后馈式天线。下面主要介绍后馈式天线的工作原理。如图二所示。

在反射面天线的轴线准确对准了卫星之后，卫星发出的电磁波信号平行于天线的轴线方向传播，首先到达天线的主反射面，由主反射面将电磁波反射到副反射面，最后由副反射面将电磁波反射给馈源，在馈源处聚焦。卫星天线发射电磁波时，和接收电磁波的路径是相反的，馈源辐射出来的电磁波先经过副反射面反射给主反射面，然后平行于天线的轴向方向将电磁波辐射出去，供卫星接收。这就是后馈式天线的基本工作原理。

3. 卫星天线的维护

天线系统在地球站上行系统中非常重要，若天线系统发生事故，将造成巨大损失。因此，为了更好地确保卫星地球站的安全播出，也为了保护卫星天线、延长卫星天线寿命，定期对卫星天线系统进行维护与保养尤为重要。

安徽地球站现有2套上行系统上星，安徽卫视标清上行系统和安徽卫视高清上行系统。每套上行系统各配备主备2副天线，9米主用天线和7米备用天线，共4副天线。这4副大口径发射天线都是架设在距离地面20多米的楼顶，常年累月的风吹日晒造成天线的机械和伺服系统有磨损老化锈蚀等现象，12月中旬安徽地球站技术人员配合厂家工程师对4副天线进行了深度维护和专业检测。

下面介绍我站天线维护的实际经验。在对某一副天线进行维护前，一定要确保该天线处于非在用状态，以免造成安全播出事故。

3.1 伺服系统的维护

3.1.1方位电机和丝杠维护

（1）拆除天线方位丝杠的保护套，清除丝杠上原有润滑剂。（2）在丝杠上涂涂抹新的润滑油（二硫化钼锂基润滑油），润滑油要适量。（3）涂抹均匀后，手动调整方位先尽可能的向一边转动到最大幅度，到达后在向另一侧转动到最大幅度，让润滑油充分的填充整个丝杠，中途可适当添加，保证涂抹均匀。（4）调整天线方位转速，现在设定为：高转速0.032°/s（50Hz）;低转速48Hz，相差很小，高低同速。测量转速的方法：转动5°，记下转动时间。注意：波束宽度0.6°，最大转速不能超过波束宽度的十分之一，即0.06°/s。（5）还原方位角度，安装还原丝杠的保护套。（6）方位角度还原后，调整方位编码器，使方位编码器的传感螺丝在中间部位。调整后需要在7200上设置当前位置的方位角度。连接线如有损坏，需重新焊接。

3.1.2俯仰电机和丝杠维护

（1）拆除天线俯仰丝杠的保护套。（2）清除掉絲杠上原有的润滑油。（3）在丝杠上涂抹新的润滑油（二硫化钼锂基润滑油）。（4）涂抹均匀后，手动调整俯仰角，先尽可能的向一边转动到最大幅度，到达后在向另一侧转动到最大幅度，让润滑油充分的填充整个丝杠，中途可适当添加，保证涂抹均匀。（5）调整天线俯仰转速，现在设定为：高转速0.045°/s（50Hz）;低转速48Hz，相差很小，高低同速。当前俯仰硬限位：上最高85.2°，下最低34°。（6）还原俯仰角度，安装还原丝杠的保护套。

3.2 天线座驾的维护

检查天线座驾上的螺纹连接件，对有松动的螺纹连接件及时拧紧。对传动装置进行了除锈和润滑，对连接电缆和波导外露部分进行了老化损坏程度检测和修复处理。

3.3 天线馈源膜更换

在卫星地球站天线系统中，天线馈源膜是最薄弱的环节，馈源膜破损及老化影响天线的正常运行，本次维护中，对4副发射天线的馈源膜进行了检查，发现有2副天线馈源膜老化损坏严重，及时进行了馈源膜更换，确保天线高质量工作。最后对天线发射指标，电缆电气设备的可靠性进行了详细测试和评估。检测表明，4副发射天线的技术指标均满足入网要求，总体性能达标。

4. 结语

卫星天线的正常工作是卫星广播电视安全播出的基本保证。因此，我们要做好卫星天线的日常维护和保养工作，同时要定期对天线系统进行检查，确保天线高效率工作。

参考文献：

[1]杨尧生，王良金，杨栋，苏泉，黄伟.卫星数字电视技术手册[M].中国广播电视出版社.

[2]王振刚.浅谈广播发射天线的技术维护措施[J].中国新通信，2019（15）161.