地面衛(wèi)星天線的調(diào)試方法和技巧

張皓

地面站搜星要素

搜索衛(wèi)星一般要注意四個(gè)要素：仰角、方位角、極化和焦距。

仰角：指衛(wèi)星地面站的天線主瓣波束軸線對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星的連線與其在地平面的投影夾角，常用EL表示。

方位角：指當(dāng)以地理正北為零度，按順時(shí)針?lè)较騾⒖紩r(shí)，天線波束主瓣軸瞄準(zhǔn)衛(wèi)星的連線的投影線與正北方向線的夾角，常用AZ來(lái)表示。

極化：指電磁波在傳播過(guò)程中的電場(chǎng)矢量方向和幅度隨時(shí)間變化的特性，一般包括左旋、右旋圓極化及水平、垂直線極化四種極化方式，我國(guó)衛(wèi)星接收信號(hào)通常采用水平、垂直線極化波。地衛(wèi)站天線的極化方式一定要與所接收的衛(wèi)星下行信號(hào)的極化方式一致即極化匹配，才能保證接收質(zhì)量達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，否則將影響信號(hào)的正常接收及質(zhì)量。

焦距是指衛(wèi)星接收天線對(duì)接收信號(hào)反射后信號(hào)匯聚最強(qiáng)的位置點(diǎn)。

常用計(jì)算公式與調(diào)星原則

地面站方位角、仰角是衛(wèi)星接收天線指向的兩個(gè)重要數(shù)據(jù)，饋源極化角 、焦距f是衛(wèi)星接收天線調(diào)整中另外兩個(gè)不容忽視的參數(shù)。四個(gè)參數(shù)可由以下衛(wèi)星天線定位經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式獲得，實(shí)際應(yīng)用中我們一般以Az的大小與正負(fù)來(lái)確定方位角。

應(yīng)用上述公式需說(shuō)明以下幾點(diǎn)。

考慮磁偏角的變化。實(shí)際操作中由于一般對(duì)方位的判斷是靠地球磁場(chǎng)來(lái)定位的（如指南針），它們所指出的北方向并不是地球的真北方向，而是磁北方向。天線指向是以真北方向?yàn)榛鶞?zhǔn)計(jì)算的，因此上述方位角計(jì)算公式?jīng)]有考慮磁偏角，在天線方位角實(shí)際調(diào)整時(shí)應(yīng)對(duì)其進(jìn)行修正，即加上或減去此位置上的磁偏角的絕對(duì)值，以彌補(bǔ)因地球磁場(chǎng)而產(chǎn)生的偏差。磁北與真北之間的磁偏角隨時(shí)間和地理位置會(huì)有一定變化，可根據(jù)地磁圖采用劃區(qū)查表的方法獲得，范圍一般在正負(fù)幾度左右。

極化角 方向確定原則。極化角有 =0、 ﹤0和 ﹥0三種情況。以C波段水平極化為例，根據(jù)前饋、后饋天線的不同對(duì)這三種情況作一說(shuō)明。

若計(jì)算結(jié)果 =0，即接收點(diǎn)的經(jīng)度與衛(wèi)星的經(jīng)度一致時(shí)，接收水平極化時(shí)，天線饋源的波導(dǎo)口窄邊應(yīng)與地平面平行；接收垂直極化時(shí)，天線饋源的波導(dǎo)口寬邊應(yīng)與地平面平行。

若計(jì)算結(jié)果 ﹤0，此時(shí)接收點(diǎn)的經(jīng)度小于衛(wèi)星的經(jīng)度，即接收正南東的衛(wèi)星時(shí)，面對(duì)前饋天線應(yīng)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)饋源∣ ∣；而對(duì)于后饋天線，當(dāng)觀察者面對(duì)天線的后背時(shí)，饋源的波導(dǎo)口面應(yīng)沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)| |。

若計(jì)算結(jié)果 ﹥0，與 ﹤0時(shí)的情況剛好相反，面對(duì)前饋天線，波導(dǎo)口面要沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)∣ ∣；對(duì)于后饋天線，面對(duì)天線的后背，波導(dǎo)口要沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)∣ ∣。

方位角確定原則。我國(guó)位于北半球及東經(jīng)73.5癊到東經(jīng)135癊的范圍之內(nèi)，方向角確定原則如下：公式（1）中Az﹥0時(shí)所求方向角為正南偏西；Az﹤0時(shí)為正南偏東（絕對(duì)值）；Az=0即地衛(wèi)站及衛(wèi)星位于同一經(jīng)度（同號(hào)且相等）時(shí)，天線方位角方位為正南方向，實(shí)際應(yīng)用中我們正是采用此Az的大小與正負(fù)來(lái)確定方位角。

衛(wèi)星調(diào)試方法

一般在調(diào)衛(wèi)星時(shí)并無(wú)專(zhuān)用儀器配合調(diào)整，搜索衛(wèi)星特別是全數(shù)字轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星相對(duì)較難。因此根據(jù)不同的情況而采取不同的衛(wèi)星搜索技巧在天線調(diào)整時(shí)顯得尤為重要。大致可按以下三種方式進(jìn)行粗調(diào)。

轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星中存在模擬信號(hào)的調(diào)整技巧。由于模擬信號(hào)特點(diǎn)，這種調(diào)整較容易。只要數(shù)據(jù)參數(shù)正確，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出的天線方位角及仰角來(lái)進(jìn)行調(diào)整，高頻頭及饋源極化、焦距正確，一般可很快搜索到衛(wèi)星。

換星天線對(duì)于全數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星的調(diào)試。由于數(shù)字信號(hào)和換星接收的特點(diǎn)，這種調(diào)整相對(duì)較難一些。本人通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)踐摸索出一種比較快速調(diào)試的技巧。調(diào)整天線時(shí)先捕捉具體模擬電視信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的相鄰衛(wèi)星，在天線方位角和仰角的調(diào)整螺絲上相應(yīng)位置作好記號(hào)，以此作為參照，然后通過(guò)比較該星與所需最終捕捉的全數(shù)字轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星之間的方位角、仰角差別及信號(hào)極化方式、波段，僅需進(jìn)行水平、垂直兩個(gè)方向上較小的移動(dòng)和極化變化、高頻頭C/Ku選擇，就可比較快速搜索到全數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星。

新建天線對(duì)于全數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星的搜索技巧。由于數(shù)字信號(hào)和新建天線接收的特點(diǎn)，這種調(diào)整可能更困難一些?？梢暻闆r綜合以上兩種策略進(jìn)行調(diào)整。

天線換星調(diào)整易于新建天線調(diào)整，搜索存在模擬電視信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星易于搜索全數(shù)字轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星，不論前者還是后者，應(yīng)依據(jù)具體情況選擇搜索衛(wèi)星的最佳方法。

搜星的注意事項(xiàng)

調(diào)試之前需要仔細(xì)查資料，確定當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度，并找準(zhǔn)接收信號(hào)數(shù)據(jù)參數(shù)，包括信號(hào)所在的衛(wèi)星軌跡、波段、極化方式、制式、下行中心頻率、誤碼率、糾錯(cuò)率、PID碼（包識(shí)別碼），天線方位角、仰角、極化角可由衛(wèi)星軌位、當(dāng)?shù)亟?jīng)度、緯度代入以上定位公式算得，作為我們搜索衛(wèi)星的主要依據(jù)。

調(diào)整天線的衛(wèi)星接收機(jī)應(yīng)盡量選用門(mén)限值低、有信號(hào)強(qiáng)度和信號(hào)質(zhì)量指示的、易于操作接收的設(shè)備，所選用電視機(jī)也不能太小，否則容易忽視模擬電視圖像上細(xì)小噪點(diǎn)而誤認(rèn)為天線已調(diào)整

到最佳狀態(tài)。

根據(jù)所需接收信號(hào)的極化方式、段波，選取符合要求的高頻頭及極化方式并注意饋源應(yīng)處于焦距位置。衛(wèi)星接收天線的極化方向是指連接在天線饋源上的高頻頭中探針的方向（即高頻頭矩陣形輸入波導(dǎo)口的窄邊方向）。當(dāng)高頻頭內(nèi)探針與地面平行則為水平極化，與地面垂直則為垂直極化。

要按照確定的天線搜索技巧先進(jìn)行粗調(diào)，再進(jìn)行細(xì)調(diào)。調(diào)整時(shí)一般先調(diào)方位角、仰角，再調(diào)極化和焦距（新建天線安裝時(shí)，要先大致固定好高頻頭極化方位式和焦距位置）。

新建天線仰角調(diào)整時(shí)可采取幾何法，利用量角器做成的簡(jiǎn)易儀來(lái)進(jìn)行粗調(diào)。在量角器的中心鉆一小孔，掛一細(xì)線，下吊一重物，量角器上讀出的角度為天線的仰角值，此時(shí)天線仰角粗調(diào)到位。接下來(lái)調(diào)整天線方位角時(shí)先大致確定正南基準(zhǔn)方位（可采用指南針?lè)ɑ蛴^察太陽(yáng)升落方向等），用指南針大致在水平地面上找到天線方位角所在位置。

通過(guò)粗調(diào)搜索到最終所尋衛(wèi)星后，我們還應(yīng)反復(fù)仔細(xì)微調(diào)天線方位角、仰角及高頻頭、饋源極化，使所接收信號(hào)最強(qiáng)，圖象、伴音最佳。其中一細(xì)調(diào)技巧就是把天線方位角左右略微轉(zhuǎn)動(dòng)，兩者都轉(zhuǎn)動(dòng)到監(jiān)視器上圖像剛開(kāi)始變差時(shí)，（對(duì)模擬信號(hào)而言）或信號(hào)指示條強(qiáng)度變?nèi)鯐r(shí)（對(duì)數(shù)字信號(hào)而言），分別在天線立柱架轉(zhuǎn)動(dòng)處刻下記號(hào)，然后把天線轉(zhuǎn)動(dòng)到兩個(gè)刻度記號(hào)之間，這時(shí)圖像質(zhì)量比較而言應(yīng)為最好，信號(hào)應(yīng)為最強(qiáng)，完成以后再對(duì)仰角采用同樣的方法進(jìn)行細(xì)調(diào)，接下來(lái)應(yīng)對(duì)饋源極化及焦距進(jìn)行微小調(diào)整，經(jīng)過(guò)反復(fù)二三次細(xì)調(diào)，可將天線調(diào)整到最佳接收狀態(tài)。

天線調(diào)好后，在緊固螺絲時(shí)天線指向可能有所變化，應(yīng)邊觀察信號(hào)邊進(jìn)行修整，確保天線始終處于最佳接收位置。

目前，許多鄉(xiāng)鎮(zhèn)和海島偏遠(yuǎn)地區(qū)的衛(wèi)星地面接收站，一般都存在著沒(méi)有專(zhuān)用調(diào)試儀器的困難，以上尋星實(shí)踐可供大家參考。