淺談極化角對(duì)衛(wèi)星接收信號(hào)的影響

施劍

一、什么是極化角？極化角對(duì)接收信號(hào)的影響。

我們國內(nèi)衛(wèi)星一般都是線極化，線極化分為水平極化和垂直極化。地面接收天線極化的定義是以衛(wèi)星接收點(diǎn)的地平面為基準(zhǔn)，天線饋源（或極化器）矩形波導(dǎo)口窄邊平行于地平面，則電場(chǎng)矢量平行于地平面，定義為水平極化；反之饋源矩形波導(dǎo)口窄邊垂直于地平面定義為垂直極化。

假定衛(wèi)星波束中心與衛(wèi)星同經(jīng)度，那么與星下點(diǎn)同經(jīng)度（但緯度不同）的非星下點(diǎn)接收天線能很好地與衛(wèi)星輻射電磁波匹配，而與星下點(diǎn)不同經(jīng)度的非星下點(diǎn)接收天線的極化必須旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度（即極化角，這個(gè)極化角也等于星下點(diǎn)的接收天線所在的地平面與非星下點(diǎn)的接收天線所在的地平面之間的交角）才能與衛(wèi)星電波相匹配。

地面接收天線的極化角P可用下式計(jì)算：

P = arctg[sin（ψs-ψg）/tgθ]

公式中的ψg是接收站經(jīng)度，ψs為衛(wèi)星的經(jīng)度，θ為接收站的緯度。

衛(wèi)星系統(tǒng)產(chǎn)生極化不匹配主要原因是接收站天線極化匹配不良（極化角調(diào)整不準(zhǔn)）。單極化系統(tǒng)，極化不匹配會(huì)產(chǎn)生極化損耗使接收信號(hào)降低。

對(duì)于雙極化系統(tǒng)，多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器所使用的下行頻率可能是有相同的，為此不同的轉(zhuǎn)發(fā)器之間的信號(hào)是依靠不同的極化進(jìn)行隔離的，如果極化不匹配，不僅產(chǎn)生極化損耗，還會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)極化系統(tǒng)之間的同頻正交極化干擾，這種一個(gè)極化系統(tǒng)的信號(hào)對(duì)另一個(gè)極化系統(tǒng)信號(hào)的干擾體現(xiàn)為噪聲的增加，使接收信號(hào)載噪比大大降低，嚴(yán)重時(shí)有明顯干擾，甚至無法接收信號(hào)。

二、極化角的調(diào)整

調(diào)整極化角之前，先計(jì)算理論值，其值有三種情況：P>0，P=0， P<0，對(duì)應(yīng)的極化角調(diào)整方向是：

當(dāng)P=0時(shí)，接收站與衛(wèi)星同經(jīng)度，其極化為理想的水平（或垂直）極化；當(dāng)P>0，此時(shí)接收天線的方位角是南偏東，前饋天線饋源順時(shí)針旋轉(zhuǎn)（站在天線的前），后饋天線逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（站在天線的后）；當(dāng)P<0，此時(shí)接收天線的方位角是南偏西，前饋天線饋源逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，后饋天線順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

在實(shí)際的極化角調(diào)整中，可分二步走：

a.粗調(diào)：

先按計(jì)算所得的仰角、方位角和極化角調(diào)整天線指向及饋源旋轉(zhuǎn)角度，使仰角、方位角最佳并鎖定天線指向。

b.細(xì)調(diào)：

用頻譜儀分析儀、AGC電壓或衛(wèi)星接收機(jī)中的信號(hào)強(qiáng)度指示條等方法精確調(diào)整。

由于頻譜儀價(jià)格高，所以在實(shí)際操作中都使用方便簡(jiǎn)單的衛(wèi)星接收機(jī)中的信號(hào)強(qiáng)度指示條法和AGC電壓法。

1、信號(hào)強(qiáng)度調(diào)整法

信號(hào)強(qiáng)度調(diào)整法是利用衛(wèi)星接收機(jī)自帶的信號(hào)檢測(cè)功能來完成，無需任何儀器。

自帶的信號(hào)檢測(cè)功能的接收機(jī)，當(dāng)進(jìn)入安裝調(diào)試功能界面時(shí)，會(huì)顯示兩條指示條。

一條稱為信號(hào)強(qiáng)度指示條，其值用%來表示，另一條稱為信號(hào)質(zhì)量指示條（稱為C/N指示條更貼切些），其值也是用%來表示。

信號(hào)強(qiáng)度指示條用來表示接收機(jī)與饋源鏈路的好壞情況，與是否接收到信號(hào)無關(guān)，此指示條可用來檢測(cè)接收機(jī)與饋源的連接是否正常和饋源是否有故障。信號(hào)質(zhì)量指示條使用來表示接收到的信號(hào)的好壞，它是作為天線調(diào)試的主要參考依據(jù)。

信號(hào)質(zhì)量指示條根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)弱用色條表示，隨著信號(hào)的逐步增強(qiáng)，除指示條的值不斷變大外，指示條的長(zhǎng)度逐漸變長(zhǎng)，當(dāng)指示條的顏色由紅色變?yōu)楹谏珪r(shí)表示接收機(jī)以鎖定信號(hào)（機(jī)子的牌子不同，色帶的顏色不盡相同），即信號(hào)電平已達(dá)門限值。

信號(hào)強(qiáng)度調(diào)整法也屬于峰值法。其步驟如下：

首先正確連接饋源-接收機(jī)，并使接收機(jī)進(jìn)入天線安裝調(diào)試狀態(tài)，此時(shí)監(jiān)視器上有一定的信號(hào)強(qiáng)度指示，這一指示值反映了饋源-接收機(jī)物理鏈路的損耗大小。按接收節(jié)目的參數(shù)設(shè)置接收機(jī)，然后緩慢旋轉(zhuǎn)饋源，旋轉(zhuǎn)的方向和角度以計(jì)算值P為基準(zhǔn)，使信號(hào)質(zhì)量的指示條達(dá)到最大值后鎖定饋源，此時(shí)極化匹配調(diào)整即告完成。

2、AGC電壓調(diào)整法

AGC電壓調(diào)整法是利用衛(wèi)星接收機(jī)輸出的AGC電壓來調(diào)整接收天線的極化匹配。該法無需昂貴儀器，只要帶有AGC電壓輸出的衛(wèi)星接收機(jī)和萬用表即可，適合普通用戶。

調(diào)整步驟如下：

設(shè)高頻頭為單極化（水平極化）的。首先把天線饋源（或極化器）矩形波導(dǎo)口窄邊平行于地平面，并將接收機(jī)設(shè)置相應(yīng)的頻道和參數(shù)，使之能收到電視信號(hào)（水平極化的信號(hào)），緩慢旋轉(zhuǎn)饋源，旋轉(zhuǎn)的方向和角度以計(jì)算值P為基準(zhǔn)，找到AGC電壓的最大點(diǎn)，此即為極化最佳匹配位置，鎖定饋源，極化調(diào)整即告結(jié)束。

極化調(diào)整好以后，圖像清淅、穩(wěn)定、無干擾，聲音悅耳、無噪聲，某一端口只能接收某種極化的節(jié)目。極化匹配不好的系統(tǒng)最常見現(xiàn)象是：圖像噪波多，出現(xiàn)大面積色塊畫面時(shí)更明顯，有不穩(wěn)定的短白線干擾，或兩種不同極化的節(jié)目在一個(gè)端口上均能收到。AGC電壓調(diào)整法一般用在模擬衛(wèi)星電視的場(chǎng)合。

三、結(jié)論

因此，對(duì)雙極化衛(wèi)星系統(tǒng)，調(diào)整接收天線時(shí)，除了調(diào)好方位角及俯仰角外，還須調(diào)好極化角，以免反極化信號(hào)干擾所要接收的正常信號(hào)，確保所接收的信號(hào)可靠穩(wěn)定。