C/Ku波段兼容接收衛(wèi)星天線的選配

李學(xué)偉

1 接收地點(diǎn)的EIRP值決定了衛(wèi)星接收天線口徑

轉(zhuǎn)發(fā)器及EIRP：在同一衛(wèi)星上有多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器都有自己的賦形波束和等效全向輻射功率（EIRP），通過衛(wèi)星的EIRP場(chǎng)強(qiáng)覆蓋圖，我們可以查得該衛(wèi)星信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)波段波束輻射功率。在接收地點(diǎn)的EIRP值決定了所使用的天線口徑大小和高頻頭的噪聲系數(shù)。

從亞洲地區(qū)部分廣播電視同步衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器下行頻率中國(guó)地區(qū)波束（EIRP）值例表1中可以看出，目前，C波段EIRP值一般在44.5～36 dB，Ku波段EIRP值一般在58～46 dB，至于接收地點(diǎn)天線口徑的選擇和衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的EIRP值有著密切的關(guān)系，EIRP值越小需要選擇接收天線口徑越大，反之EIRP越大則選擇接收天線可以進(jìn)一步縮小。為解決廣播電視節(jié)目信號(hào)無線數(shù)字化覆蓋創(chuàng)造接收技術(shù)條件，隨著現(xiàn)代衛(wèi)星電視廣播技術(shù)的日趨發(fā)展，廣播電視電視衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器EIRP功率值不斷增大，相應(yīng)的地面接收衛(wèi)星天線可以小型化，不僅可以降低接收天線的成本，而且占用空間小。

2 兼容接收C/Ku波段衛(wèi)星天線增益與口徑的選擇

C/Ku波段兼容接收衛(wèi)星電視廣播節(jié)目信號(hào)，其衛(wèi)星接收天線是關(guān)鍵，衛(wèi)星接收天線一定要選擇高精度的名牌天線，國(guó)內(nèi)知名品牌衛(wèi)星天線主要有：中衛(wèi)、斯威克、三威、華達(dá)、高斯貝爾等型號(hào)天線，現(xiàn)以中衛(wèi)（JONSA）正饋天線和偏饋天線規(guī)格參數(shù)表2、表3為例作參考。

表1 亞洲地區(qū)部分衛(wèi)星中國(guó)地區(qū)波束（EIRP）

表2 中衛(wèi)（JONSA）正饋天線規(guī)格參數(shù)表

表3 中衛(wèi)（JONSA）偏饋天線規(guī)格參數(shù)表

從參數(shù)表2和表3中可知，各規(guī)格口徑天線在接收C波段4.0 GHz（dB）和Ku波段12.5 GHz（dB）的天線增益理論值，及根據(jù)實(shí)際衛(wèi)星信號(hào)當(dāng)?shù)谽IRP值和綜合考慮接收環(huán)境、天氣雨衰等影響因素來選擇衛(wèi)星接收天線口徑。

正饋C波段天線用于C/Ku波段兼容接收時(shí)，既要考慮接收C波段信號(hào)天線的增益也要兼顧接收Ku波段信號(hào)的天線增益，由偏饋天線接收原理得知，偏饋天線反射面是在正饋拋物面反射天線半徑區(qū)域截取一塊的原理作為偏饋天線反射面的，那么1.5m C波段天線半徑R為0.75 m，由此得知，1.5m C波段天線用在接收Ku波段信號(hào)時(shí)理論上只能達(dá)到0.75～0.9 m偏饋Ku波段天線的效果。隨著衛(wèi)星天線制造工藝的進(jìn)步，近幾年有C/Ku波段兼容接收天線面世，從表2、表3參數(shù)對(duì)比中可以看出，如正饋P1501規(guī)格（整板天線）在接收C波段4.0 GHz天線增益為34.31 dB，用于接收Ku波段12.5 GHz時(shí)天線增益為44.26 dB相當(dāng)于偏饋S150天線的增益，這是從理論上按照天線反射面積給出的理論值，但在實(shí)際應(yīng)用上，Ku波段高頻頭（LNB）用于正饋天線接收時(shí)，由于高頻頭饋源支架是專為C波段高頻頭中心正焦而設(shè)計(jì)的，用于Ku波段高頻頭接收時(shí)焦點(diǎn)和焦距及安裝的誤差等因素勢(shì)必影響?zhàn)佋葱实慕档?，使其用在接收Ku波段信號(hào)時(shí)天線效率不可能達(dá)到75%，如果仔細(xì)算一下面積和效率之比，1.5m C波段天線效率只要達(dá)到45%即可與1.2 m偏饋Ku波段天線增益相當(dāng)，如果選擇好支架夾具和高效饋源及采用精品高增益Ku波段高頻頭等因素對(duì)接收的效率應(yīng)該有一定的提高，所以，選配1.5 m正饋（整板天線）接收Ku波段12.5 GHz信號(hào)時(shí)相當(dāng)于1.2 m偏饋Ku波段天線的接收增益43.32 dB，同時(shí)又能滿足接收C波段4.0 GHz信號(hào)增益為34.31 dB。決定天線效率的主要因素是天線拋物面的制造精度和拋物面的材質(zhì)及結(jié)構(gòu)，相同條件下，整板天線的效率要比分瓣的高5%，只有高精度、高性能的天線才能保證天線的高增益接收，所以，正饋C波段天線用于兼容接收C/Ku波段信號(hào)，應(yīng)采用1.5 m以上高精度天線確保穩(wěn)定接收數(shù)字電視廣播信號(hào)的技術(shù)條件。

偏饋Ku波段天線用于C/Ku波段兼容接收衛(wèi)星電視廣播信號(hào)的天線口徑選擇，從表3中衛(wèi)（JONSA）偏饋天線規(guī)格參數(shù)可以看出，S120規(guī)格（1.2m）偏饋Ku波段天線用于接收C波段4.0 GHz信號(hào)時(shí)天線增益為32.78 dB，用于接收Ku波段12.5 GHz信號(hào)時(shí)天線增益為43.32 dB。從天線增益參數(shù)值及應(yīng)用于實(shí)際接收驗(yàn)證，在我國(guó)高緯度東北地區(qū)，黑龍江省中北部接收地點(diǎn)，東經(jīng)126°5＇，北緯47°36＇，采用中衛(wèi)1.2 m偏饋Ku波段天線兼容接收60°E～180°E之間的廣播電視同步衛(wèi)星C/Ku波段數(shù)字信號(hào),用于接收C波段信號(hào)時(shí)更換偏饋Ku波段天線專用C波段高頻頭夾具和C波段雙極化單輸出高頻頭及饋源或高效饋源，C波段下行頻率當(dāng)?shù)谽IRP值在33 dB以上的電視廣播信號(hào)基本能夠達(dá)到穩(wěn)定接收下載，從實(shí)際接收驗(yàn)證了“中衛(wèi)1.2 m偏饋Ku波段天線”在用于接收C段波段4.0 GHz信號(hào)時(shí)天線增益為32.78 dB的參數(shù)收視性能，由此得知，在接收C波段4.0 GHz信號(hào)時(shí)，天線增益小于33 dB以下規(guī)格偏饋天線將無法收到下載4.0 GHz信號(hào)，實(shí)際接收證明在高緯度，東北地區(qū)用偏饋天線兼容接C/Ku波段電視廣播信號(hào)天線口徑不應(yīng)小于1.2 m。

無論是正饋天線還是偏饋天線，在選擇天線口徑時(shí)一定要選擇高精度、高增益相應(yīng)口徑大些的天線才能保證天線接收的高增益。因?yàn)樾l(wèi)星天線反射面積與天線增益是成正比的，在實(shí)際衛(wèi)星信號(hào)接收時(shí)還要查閱該衛(wèi)星的輻射波束EIRP場(chǎng)強(qiáng)圖是否覆蓋當(dāng)?shù)貐^(qū)域，有些國(guó)家的衛(wèi)星是定向區(qū)域波束，如果接收地點(diǎn)不在輻射區(qū)內(nèi)，那么將無法收到此衛(wèi)星信號(hào)，即使在輻射區(qū)邊緣內(nèi)EIRP值低于天線增益也很難接收到。中國(guó)地域遼闊，國(guó)土面積大，由于接收地點(diǎn)所在經(jīng)緯度不同，有的地區(qū)能接收到國(guó)外某衛(wèi)星節(jié)目，有的地區(qū)就收不到，就是有這方面原因。