地球站天线系统日常检查维护

2022-10-15赵爱军

中国高新科技 2022年13期

■ 文/赵爱军

天线系统又被称为天线馈线系统，是卫星地球站上行系统中至关重要的组成部分，发挥着重要的作用。由于天线系统的工作状态能够对广播电视信号的传输质量产生重要的影响，因此天线系统的日常检查维护工作对于广播电视卫星地球站来说尤为重要，因此需要做好相应的检查维护工作，只有这样才能保证地球站天线系统始终处于正常的运行状态中，从而保证其能够发挥出最大化的作用，为广播电视信号的有效传输提供充足的保障，为此，本文针对地球站天线系统的日常维护展开探讨。

1 地球站天线系统单元的组成

1.1 卫星天线的安装调试

天线系统又称为天线馈线系统，对于地球站来说，天线系统是关键的终端环节。广播电视信号在发射出去之后会经过众多的程序，然后键入到天线系统中的核心部位，即卫星天线，卫星天线会对接受到广播电视信息进行处理，待处理完毕之后会再次输送到卫星转发器上。由于卫星轨道总是处于地球赤道上方位置，因此北方地球站天线在安装的时候要面朝南。同时在安装天线的时候只有确定没有大的干扰即可，不必考虑诸多复杂的因素。

广播电视信息在传输过程中卫星天线发挥着至关重要的作用，因此在安装好卫星天线之后还应该做好相应的参数调整工作。例如卫星天线的俯仰是多少、方位是多少、角度是多少等都是必须要考虑的参数。卫星发射天线将收发的导航波和空间中的微波有效的连接在一起，从而决定了信号传输的质量和信息传输的容量，由此可见，卫星天线是一项重要的设备。如果能够安装并调试好卫星天线（见图1），就能保证天线系统一直处于正常的运行状态。

图1 卫星地球站天线

1.2 数字上变频器

在卫星通信系统中的上变频器有时采用的是模拟电视和全高清电视应用的智能转换器。该转换器是很难在19 英寸机架或机柜上进行安装的。一般一个交流电源连机器、内装式冷却排气扇以及开关，都安装在底盘的后部。另外，设备还有一个六英尺的交流电源，所有的显示位置、指示器、本地和远程的操作控制都在转换器的前面板上。外部的所有连接接口都可以在连接器的辅助作用下直接连接到设备机箱的背面。

实践中，使用的正交数字上变频器可在有线或无线通信系统中为数据传输提供基带上变频，并在速度、功耗和频谱性能等方面提供出色的性能。芯片支持16 位串行输入的I/Q基带数据，可通过编程设置为单频正弦波信号源或插值DAC模式。芯片可通过内部振荡器、高速二分频电路和低噪声锁相环（PLL）来实现高速内部采样时钟。在卫星地球站中，数字上变频器的射频载波频率取决于卫星信号发射工作频段，但是工作人员不能决定选择哪个中频频率，而是要看卫星转发器来决定。在平时的工作过程中，如果转发器不能正常工作在带宽范围内，而为了不造成镜像干扰，会不断增加中频频率。当处于这种状况时，再使用普通的带宽就不能满足上变频器的中频频率需求，而是应该选择频率更高的带宽。所谓的变频，其实就是一个变化的过程中，一般情况下，变频可以进行一次变频、二次变频、三次变频，这是它自身就可以实现的三种变频，其中二次变频的变频器还可以分成两种形式，分别是仅低中频固定和高低中频均固定。

1.3 高功率放大器

地球站要想将信号传输到太空卫星中就需要有强大的功率作为支撑，而天线系统中提供大功率的设备就是高功率放大器，也被称为高功放（见图2），主要是由控制、冷却、电源、射频等部分组成。对于高功放来说，广播电视信号经过其他设备进入高功放设备中，会受到功率放大器的影响进行预放大，然后输入行波管或速调管中进行高功率放大，在谐波滤波器的作用下输出大功率，最终转换成微波信号。高功放处于单一载波工作状态下，要确保在高功放下可以承受的电平范围内使上变频器输出适量的电平值；选择发射机通道的时候要结合上行中心频率，并用仪器对通道的幅频特性进行检测；对高功放的工作点进行合理的选择，不仅要满足高功率输出还要满足小功率输出的要求，这样才能确保发射机输出功率处于最大的动态范围内。

图2 高功放系统图

2 天线紧固件的日常检查维护

天线紧固件指的是安装天线支架用的铆钉、螺栓、螺母的相关紧固件，这些紧固件长期暴露在外部环境中，很容易受到大气效应的影响从而产生腐蚀现象。无论是螺母、螺栓还是其他的紧固件受到腐蚀影响或者是在安装的过程中出现失误，都可以通过日常检查维护来发现。对于松动的螺母可以在检查的时候将其拧紧，对于生锈或者是腐蚀的紧固件可以拆除并更换新的。如果应用的紧固件属于ASTM 的A325，就需要将腐蚀的螺母或者是松动的螺母等及时更换，因为如果对这些部件进行维修和拧紧的过程中就有可能使其达到再用期限，同时如果A325 金属部件也受到了腐蚀，就需要将其更换下来，而不能只是采用拧紧的方式来处理。

可调天线支架上的枢轴一般情况下都是用销子来固定的，所以在日常检查维护过程中一定要对这些结合点进行仔细的检查，确定其结合点可以灵活活动，并且要采用带油嘴的油枪定期为其注入适量的润滑油。在经过一次粗略的检查之后，还需要二次细致的检查，如果此时天线处于不灵活的转动状态就需要更换新的销子。如果枢轴销采用的是开口销就应该在其生锈、损坏或丢失的时候及时予以更换。对于天线反射器以及其背面的金属紧固件如果出现松动就可以直接将其拧紧，但是如果是ASTM A325 金属部件就要进行更换。对于其他部位的紧固件如果出现了腐蚀、生锈和丢失的情况也要及时更换，一定要确保各个紧固件都能发挥自身的最大作用。

3 天线反射面和天线座架的日常检查维护

对于地球站天线系统来说，天线结构是其中最为重要的一个组成部分，一旦天线出现问题就有可能造成不必要的事故影响，甚至带来更大的损失。因此，在使用设备的时候，一定要严格按照相关的规定和操作流程来进行使用。由于长期处于恶劣的外部环境中，常常会受到风雨等自然环境的侵蚀，所以一定要做好定期检查维护工作。天线反射面和天线座架都是天线结构的重要环节，而且也是较为容易出现损坏的环节，如果对于天线反射面和天线座架不能及时进行维护，不仅会影响到其功能的发挥，而且也会降低其使用寿命；对于全动座架，一定要保持齿轮的清洁润滑度，并且要适量地为减速机添加润滑油。非工作需要避免随意转动天线，尤其是低仰角驱动或者是高度驱动。

3.1 天线发射面的日常检查维护

主反射面的表面精度非常高，而且此表面精度会对旁瓣电平、方向图和天线的增益等电性能指标产生直接的影响，因此平时一定要按照以下步骤做好日常检查维护工作。①工作人员必须要穿着软胶白底无跟鞋才能进入主反射面内，而且在同时一时间内不能有超过4 人以上的工作人员共同进入，而且在进入主反射面内之后，还必须要沿筋条处行走。②在反射面中严格禁止放置硬物和重物，同时，也不能随意敲击天线面板，如果遇到风雪等恶劣调情的时候还要及时清除风雪，保持天线面上的整洁。③对于天线反射面上的所有紧固件要每隔一年就要检查一次，如果在检查的过程中发现紧固件出现了松动的现象，要要及时拧紧并做好二次检查，对于出现腐蚀、损坏或者是断裂的紧固件要及时更换新的，而且对于新换的紧固件还应该适当的添加防锈镀层。④一般情况下都会将白色的醇酸磁漆喷涂在天线结构的表面，而且要每隔两年就重新喷一次白色醇酸磁漆。但是在重新喷漆之前，一定要现将之前的锈迹或者是脱离的旧漆膜用细砂纸打磨干净，保持表面的整洁和平整，同时还要按照要求先喷好底漆。

3.2 天线座架的日常检查维护

地球站天线系统的跟踪精度和指向精度会受到天线座架精度的直接影响，因此，必须要严格按照以下要求来做好天线座架的日常检查维护工作。

（1）要对座架各连接部分的螺栓进行全面检查，保证其处于正常的连接状态中，如果发现有的螺栓出现了松动的现象，就要及时拧紧，对于断裂、丢失、腐蚀的螺栓要及时更换，并采用镀锌螺栓来代替。

（2）要对俯仰电气限位位置和方位进行定期检查，如果现场存在不正常的逻辑关系，例如微动开关失灵、指示灯不亮、限位位置不正确等故障，就要即刻进行全面的检查，查找问题出现的原因，并采用有效方式来解除故障干扰，严格杜绝设备在不正常的状况下进行工作，防止出现重大安全播出事故。

（3）对于座架上的关键转动关节位置，限动天线如俯仰轴、方位上下轴等位置，全动天线如齿轮部位等，每隔半年就要添加一次二硫化钼锂基脂3 号。

（4）一般情况下也会将白色醇酸磁漆喷涂喷涂在座架结构表面，而且也应该遵从每隔两年就喷一次白色醇酸磁漆的原则，同时在重新喷漆之前，一定要将之前的锈迹或者是脱离的旧漆膜用细砂纸打磨干净，保持表面的整洁和平整，并且还要按照要求先喷好底漆。对于座架钢结构而言，虽然有的座架上面采用了喷铝或喷锌的处理方式，但是仍然需要按照上述要求做好日常检查维护工作。

4 天线驱动装置的日常检查维护

天线能否正常使用，很大部分原因取决于天线驱动装置是否具备良好的性能，而且天线驱动装置属于易损部位，如果没有做好检查维护工作就会影响天线驱动装置的性能，也会降低其使用寿命。所以，要做好以下日常检查维护工作。

4.1 限动天线驱动装置日常检查维护

（1）在丝杠上涂抹上足量的二硫化钼锂基脂3 号，而且要保证每隔3 个月就涂一次二硫化钼锂基脂3 号，每隔一年需要用汽油彻底清洗一次，然后在重新涂抹上新的二硫化钼锂基脂3 号。如果在检查的过程中发现丝杠上涂抹的油脂中含有铜屑，就要对连接部位的螺母进行彻底的检查，如果发现确实是螺母出现了严重的磨损现象，就需要及时更换新的螺母。

（2）蜗轮副也应该涂抹上足量的二硫化钼锂基脂3 号，并且要保证每隔一年就重新涂抹一次二硫化钼锂基脂3 号，与此同时，摆线针轮减速机也应该适当的添加极压锂基润滑脂，且要遵从每隔一年就重现添加一次的原则。如果在日常检查维护过程中发现里面的油脂已经出现了变质的现象，或者是油脂中混有其他杂质，就需要立即更换。最后，在对方位扇区进行更换的时候需要选择在无风状态下来实施，过程为：①要现将方位中间的限位撞块松开，防止其与限位开关出现不必要的碰撞；②经座架支臂和方位传动支耳之间连接的定位销和螺栓卸除，使丝杠回归到最佳的位置（此位置以方位座架和丝杠头相互不影响为合适），将座架轻轻推到另一个扇区中，然后旋出丝杠同时将座架的另一支臂和方位传动支耳连接好；③将限位撞块移动到另一个扇区，然后重现调整好位置，使其处于最合适的位置。等所有的环节和部件都检查完毕，确定没有存在失误和不合理的情况时才能将其投入运行状态中。

4.2 全动天线驱动装置日常检查维护

传动齿轮上也应该涂抹上足量的二硫化钼锂基脂3 号，而且要保证每隔3 个月就涂一次二硫化钼锂基脂3 号，每隔一年需要用汽油彻底清洗一次，然后在重新涂抹上新的二硫化钼锂基脂3 号。如果在检查的过程中发现齿轮上涂抹的油脂中含有铁屑，就应该对两幅齿轮的同心度进行全面的检查，如果同心度出现了交叉现象，就需要及时对同心度进行有效的调整，使其处于合理的范围之内。减速机也应该适当的添加极压锂基润滑脂，且要遵从每隔一年就重现添加一次的原则；如果要在减速机中注入润滑油，就要对润滑油的油标随时进行检查，当发现油标低于标线的情况下时要及时补充足量的润滑油。当检查维护的过程中发现润滑油出现了变质的现象或者是润滑油中含有杂质，就需要即刻用汽油进行清洗，然后再换上新的润滑油。