數(shù)字衛(wèi)星電視接收天線仰角方位角極化角調(diào)試探討

李海鷗

國家新聞出版廣電總局五四二臺(tái)

數(shù)字衛(wèi)星電視接收天線仰角方位角極化角調(diào)試探討

李海鷗

國家新聞出版廣電總局五四二臺(tái)

數(shù)字電視發(fā)展很快，目前數(shù)字電視信號(hào)主要是依靠衛(wèi)星傳輸技術(shù)，但是在具體的操作細(xì)節(jié)方面仍然存在很多問題，本文主要對(duì)數(shù)字衛(wèi)星電視接收天線仰角、方位角、極化角的調(diào)試進(jìn)行探討。

仰角；方位角；極化角；調(diào)試

目前關(guān)于數(shù)字衛(wèi)星電視接收天線仰角方位角極化角的調(diào)試遇到了一些技術(shù)難題。在數(shù)字電視迅猛發(fā)展的時(shí)代，一些科學(xué)家已經(jīng)探討出了衛(wèi)星廣播電視的原理及拋物面天線方位角、仰角和極化角的理論計(jì)算方法，并闡述如何調(diào)整衛(wèi)星接收系統(tǒng)才能使接收到的衛(wèi)星電視節(jié)目質(zhì)量達(dá)到最佳。

一、數(shù)字電視進(jìn)行轉(zhuǎn)播衛(wèi)星的狀況

目前我國的數(shù)字、模擬衛(wèi)星電視節(jié)目主要集中在鑫諾1號(hào)、亞洲2號(hào)，亞洲3S、亞洲4號(hào)、亞太6號(hào)、中衛(wèi)1號(hào)6顆衛(wèi)星上，下面對(duì)它們的情況進(jìn)行一個(gè)簡要介紹：

鑫諾1號(hào)，發(fā)射于1998年7月18日，定點(diǎn)經(jīng)度E110.5度，使用壽命為17.5年；亞洲2號(hào)，1995年11月28日發(fā)射，定點(diǎn)經(jīng)度E100.4度，使用壽命為14.5年；亞洲3號(hào)，1999年8月21日發(fā)射，定點(diǎn)經(jīng)度E106.5度，使用壽命為16年；亞洲4號(hào)，2009年4月11日發(fā)射。定點(diǎn)經(jīng)度E122度，使用壽命為15年；亞洲6號(hào)，2005年4月12號(hào)發(fā)射，定點(diǎn)經(jīng)度E134，使用壽命為14年；中衛(wèi)1號(hào)，1998年5月30號(hào)發(fā)射，定點(diǎn)經(jīng)度E87.5度，使用壽命為18年。

二、幾個(gè)基本參數(shù)，概念和意義

（一）天線的仰角：旋轉(zhuǎn)拋物面天線的軸線與水平面的夾角為拋物面天線的仰角。拋物面天線的仰角計(jì)算公式為EL=arctan [(cosβ-0.15113)/sinβ]，其中cosβ=cos△w×cosθ。

（二）方位角：旋轉(zhuǎn)拋物線面天線的軸線和物體水平面所成的投影與正南方的夾角為拋物面的方位角。計(jì)算公式為AZ=arcot [sinθ×cos△w]。

（三）極化角：在饋源中矩形波導(dǎo)的安裝方式?jīng)Q定了拋物面天線的極化角Ψ。以地面為基準(zhǔn)定義，可將極化現(xiàn)象分為水平極化與垂直極化兩種。其中水平極化是指呈矩形的波導(dǎo)口窄邊與水平面保持平衡，同樣，垂直極化則是指相應(yīng)窄邊與地面呈直角的情況。有研究顯示，衛(wèi)星下行信號(hào)由于受到多種因素影響，在大多數(shù)情況下往往無法嚴(yán)格達(dá)到水平或垂直極化狀態(tài)，其具體方向與接收天線所在部位的經(jīng)度水平呈一定相關(guān)性。為了方便對(duì)天線的極化方向和衛(wèi)星下行信號(hào)的極化方向進(jìn)行統(tǒng)一處理，其接收的天線饋源中波導(dǎo)口需要傾斜于地面，呈一定的夾角放置。接收天線的極化角公式為：Ψ=arctan(sin△w／tanθ)。

（四）極化波。電磁波的電場強(qiáng)度矢量E一旦具備可以判定的振動(dòng)方向，那么這種現(xiàn)象就可以稱為偏振，極化波產(chǎn)生在以這種形式傳播的電磁波中。而極化波又分為水平極化波和垂直極化波兩類，電磁波的電場只在水平方向作用的稱為水平極化波，相反，電磁波的電場只在垂直方向產(chǎn)生作用的稱為垂直極化波。

三、仰角、方位角、極化角的局部調(diào)節(jié)

首先需要對(duì)衛(wèi)星天線進(jìn)行調(diào)整，保證其接收方式對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星，其饋源波導(dǎo)還必須適應(yīng)下行信號(hào)的極化度，這樣做是為了提高信噪比，也是為了解決在實(shí)際生活中出現(xiàn)的電視廣播衛(wèi)星的下行信號(hào)到達(dá)地面后，其強(qiáng)度降低的問題。

（一）仰角調(diào)整。

在調(diào)整正饋天線時(shí)，可以采用一些簡易的操作方法，如準(zhǔn)備一個(gè)3 cm×3cm、長度略大于天線直徑的直木條，在其中心處做一個(gè)記號(hào)A，并在鍋沿平面上找到其的中心位置并標(biāo)記為B，推薦使用十字交叉法來操作。讓木條與天線邊沿重合，并使其中心A與鍋沿平面中心B重合，準(zhǔn)備一個(gè)量角器和一個(gè)小釘，在量角器的角度線中心O處打一小孔；用小釘插入孔中，再將小線錘系在該小孔上；讓量角器和木條朝下的平面重合，，使其角度線中心點(diǎn)A與木板中心位置B重合。線錘的垂線與木板之間會(huì)形成一個(gè)夾角，這個(gè)夾角α即為天線的仰角值，這個(gè)仰角值可以利用量角器測出。

（二）方位角調(diào)整。一般分為兩個(gè)步驟，第一，要找好方向，方位角以地理正南為基準(zhǔn)，偏西為正，偏東為負(fù)。要想測出一個(gè)地方正南方向的方位角，必須利用指南針確定地磁南極方向，再利用當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)、天文臺(tái)、飛機(jī)導(dǎo)航臺(tái)等部門提供的磁偏角，得到地理正南方。第二步：具體調(diào)整。在衛(wèi)星接收天線底腳處的平面上，平放一張稍大一點(diǎn)的白紙。白紙的四角用小石塊壓??；準(zhǔn)備一個(gè)直線錘，一張白紙，一個(gè)量角器，把直線垂的一端放在天線鍋底心的外側(cè)，在其正下方放置白紙，記下記號(hào)A，然后拿出指南針依據(jù)A為中心找出磁南方向，參照磁偏角表，在紙上畫出磁南方向的一條射線B，參照這個(gè)來修改當(dāng)?shù)氐恼戏较虿⑶以诎准埳袭嫵?。接著，以正南方向的射線ON為基準(zhǔn)，并結(jié)合實(shí)際方位角，畫出其方位角的朝向射線OA；最后，再用線錘一段沿著天線邊沿下落，根據(jù)線錘下落的結(jié)果從水平方向慢慢調(diào)整天線的角度，確保線錘的投影點(diǎn)正好落在OA射線上，這樣，對(duì)方位角的局部調(diào)整工作就完成了。

（三）極化角調(diào)整。依據(jù)上面的調(diào)整，調(diào)整工作已經(jīng)完成大部分，然后進(jìn)行極化角的調(diào)整，調(diào)整極化角是為了確保接收天線饋源中波導(dǎo)管的極化方向平行于衛(wèi)星下行信號(hào)電磁波的極化方向。對(duì)于下行信號(hào)電磁波的極化方向的判斷可以從資料中得出，一般情況下，饋源矩形波導(dǎo)口的窄邊與大地平面所成的方向決定著極化類別，呈水平方向時(shí)為水平極化，呈垂直方向時(shí)為垂直極化。極化轉(zhuǎn)角的出現(xiàn)是在實(shí)際情況中罕見的現(xiàn)象，因?yàn)椴煌牡攸c(diǎn)和不同的衛(wèi)星，其在接受線極化波時(shí)，矩形波導(dǎo)口的窄邊與水平面有一定的夾角，這種現(xiàn)象就會(huì)出現(xiàn)。所以在實(shí)際操作中，調(diào)整應(yīng)該依據(jù)衛(wèi)星接收圖像質(zhì)量的優(yōu)劣，另外調(diào)整的工作還沒有完成，還需要再進(jìn)行細(xì)調(diào)。

四、仰角、方位角與極化角細(xì)調(diào)

上面對(duì)極化角，仰角，方位角的細(xì)調(diào)主要是為了保證接收天線的仰角，方位角，極化角及饋源處在一個(gè)合適的位置，也相應(yīng)地提高衛(wèi)星天線接收的電視圖像和聲音的質(zhì)量，場強(qiáng)儀或數(shù)字衛(wèi)星電視接收機(jī)的信號(hào)強(qiáng)度這種顯示方法也可以幫助天線的調(diào)整和接收。第一步是先細(xì)調(diào)仰角、方位角、極化角，保證信號(hào)場強(qiáng)的輻射作用，第二步，接著對(duì)于饋源的調(diào)整需要從不同方向，上、下、左、右來進(jìn)行操作，使其相位中心與反射面焦點(diǎn)處在同一個(gè)方向，保證信號(hào)的準(zhǔn)確性，最后對(duì)極化角進(jìn)行細(xì)調(diào)，進(jìn)一步提高信號(hào)接收質(zhì)量。

結(jié)語

縱觀數(shù)字電視的發(fā)展，目前數(shù)字電視信號(hào)主要應(yīng)用衛(wèi)星傳輸技術(shù)，數(shù)字衛(wèi)星電視信號(hào)的接收方法同樣可以適用于模擬衛(wèi)星電視信號(hào)的接收方法，一般情況下，都是利用室外拋物面狀天線，以數(shù)字衛(wèi)星電視信號(hào)—電磁波的形式進(jìn)行信號(hào)的接收，但由于數(shù)字電視信號(hào)的復(fù)雜性，接收數(shù)字電視衛(wèi)星信號(hào)時(shí)的“尋星”過程因?yàn)榇嬖诤芏嗖淮_定因素，較難把握其精確性，遠(yuǎn)比接收模擬衛(wèi)星電視信號(hào)困難得多，數(shù)字衛(wèi)星電視接收天線仰角、方位角、極化角的調(diào)試需要進(jìn)一步深入研究。

[1]何建文.數(shù)字衛(wèi)星電視接收天線仰角方位角極化角調(diào)試探討[J].中國有線電視,2007,08：730-734.

[2]侯建斌,龍建紅.衛(wèi)星地面接收站接收天線的調(diào)整[J].廣播電視信息,2011,12：62-65.

[3]陳曉青.數(shù)字衛(wèi)星接收系統(tǒng)的調(diào)試[J].河南科技,2009,05：30-31.