卫星通信地球站天线转星相关技术研究

叶 鑫，赵 勇

（中国人民解放军91913 部队，大连 116000）

1 天线转星相关参数定义

同步卫星与卫星通信地球站（卫通站）之间建立通信链路，需要通过调整卫通站天线的方位、俯仰使其对准卫星，通过调整极化角使其收发电磁波强度达到最大。天线转星的过程亦可简单的看成是调整天线方位、俯仰、极化的过程。

1.1 天线方位角

方位角是卫通站天线波束中心在水平面上角度，一般规定正北方向为0°，顺时针方向转动为正，方位角的取值范围为0°～360°。方位角（A）可由下式计算：

式中，1为卫通站经度；2为卫星的轨位经度；为卫通站纬度。

1.2 天线俯仰角

俯仰角是卫通站所在地地平面与天线波束中心所形成的角度，规定水平面为0°，向上为正。俯仰角（E）可由下式计算：

1.3 天线极化角

极化角，是指接收点的地平面与接收天线口面的交线和电磁波的水平极化矢量之间的夹角。极化角（P）可由下式计算：

2 天线转星方法步骤

2.1 角度计算及前期准备

选定好卫星后，根据卫星经度及卫通站经纬度，利用公式，计算出方位角（A）、俯仰角（E）、极化角（P）。比对当前天线指向，确定方位、俯仰、极化转动方向和角度差，并做好现场检查。

2.2 预置

2.2.1 预置天线方位角

通常，卫通站天线方位机械转动范围为0°～180°，我国处于北半球，位于同步卫星的北边，所以我国卫通站天线方位角范围为90° ～270°。

通常在方位处设置限位开关，且在机械设计上将天线转动范围0°～180°划为两个档位，0°～90°和90°～180°。若转星前后方位角相差不大，且都在同一档区内时，可以直接通过伺服控制系统转动天线方位到预定值；若方位角度差较大，两颗星不在天线同一方位档区内，则要实施更换方位档区的操作。

2.2.2 预置天线俯仰角

通常，天线俯仰角度调整范围为0°～90°，俯仰动作范围内不设档区，调整相对较为简单。可通过天线控制器直接调整天线俯仰角至预定值，也可通过罗盘测量天线中心体底面与垂直方向的夹角确定当前俯仰角后，手动调节到预定值。

2.2.3 预置天线极化角

简单说，极化角调整是使天线馈源波导管的极化方向与卫星信号电磁波的极化方向达到一致。

极化调整可在方位、俯仰细调完成之后进行，当极化角相差不大时（小于约20°），对接收信标信号的影响也不是很大，有时也可忽略调整。

2.3 细调

观察信标接收机电平进行调整，细调天线方位及俯仰，使信标信号值达到最大，在细调过程中，观察天线的第一旁瓣，在确定两边都存在明显较低的旁瓣时，才能确定天线对到了主瓣上。

细调天线极化，将频谱仪中心频率设置到反极化信标频率，将反极化信标调到最小，锁紧极化调整装置。再次收工作极化信标信号，确定其为最大值后，锁紧天线方位俯仰螺栓。

2.4 入网检测及链路开通

主要检测卫通站天线极化调整是否到位、发极化隔离度是否满足要求。被测站发送一纯载波，测试站在工作极化收口接收该载波并记录电平，同时测试站在反极化收口接收该载波并记录电平，两电平之差即为被测站的发极化隔离度。

链路开通过程中需注意调整各处频率及电平，电平调整从小向大为宜。开通后进行各业务信道误码测试，确保链路正常。

3 结束语

考虑卫星自身寿命、性能及空间电磁干扰等因素，对卫通站来说，天线转星操作或早或晚。近年来，空间电磁环境恶劣，干扰事故频发，外加卫星自身客观因素，实施精准快速转星已成为一项重要技术。