501臺現有天線場地增建兩面12米口徑C頻段拋物面天線可行性分析

侯俊東

內蒙古新聞出版廣電局監(jiān)管中心 內蒙古 呼和浩特市 010050

高清電視是現代信息技術發(fā)展的必然趨勢，為提高節(jié)目生產能力和節(jié)目質量，滿足廣大人民群眾日益提升的視聽需求，更好地展示自治區(qū)成立70年來的成就，內蒙古自治區(qū)廣播電視局擬建設自治區(qū)蒙漢語高清同播頻道節(jié)目（含15 套廣播節(jié)目）上星傳輸系統，進一步提高我區(qū)衛(wèi)視高清節(jié)目在全國范圍的影響力。根據《廣電總局科技司關于高清同播頻道衛(wèi)星傳輸有關工作的通知》（技衛(wèi)字〔2010〕178 號）中“衛(wèi)視高清同播頻道與衛(wèi)視標清頻道分開分別上星傳輸”的要求，在501 臺實現高清同播頻道上行傳輸需新建兩面12米口徑C 頻段天線，作為主備天線同時指向中星6A 衛(wèi)星或中星6C 衛(wèi)星，承擔2 套高清電視節(jié)目及15 套廣播節(jié)目的上行任務。

1 現有構建物布局

場區(qū)南側沿東西方向排列三面在播天線，分別是11 米口徑C 頻段天線、12 米口徑C 頻段天線及7.3 米口徑C 頻段天線，均指向中星6B衛(wèi)星，天線俯仰角度（EL） 為42.73°，方位角度（AZ）為5.88°（南偏東）。12 米口徑天線基礎高度為3 米，天線俯仰角為0°時主面下緣相較基礎高0.5 米。場區(qū)東側建有一棟樓房，如圖1 所示。

圖1 場區(qū)現有構建物布局示意圖

2 新建天線遮擋分析

GY/T5041-2012 標準中規(guī)定，以天線口面為出發(fā)點向前延伸形成圓柱體的保護角度為10°，結合《中國衛(wèi)通用戶地球站入網技術要求》中規(guī)定的偏移角度為15°，在進行天線遮擋分析計算時，選取天線指向衛(wèi)星時的方位角、俯仰角均偏移15°，同時滿足上述標準、技術要求中規(guī)定的保護角度、偏移角度要求。

2.1 新建天線布局

在在播天線北側、樓房西側，按東西向單排排列新建1 天線、新建2 天線，其中，新建1 天線位于東側，新建2 天線位于西側，如圖2 所示。

圖2 新建天線布局示意圖

2.2 遮擋物體選取

中星6A 衛(wèi)星、中星6C 衛(wèi)星（待發(fā)射）定點經度均大于場區(qū)經度，以場區(qū)為參照物，兩顆衛(wèi)星的軌道位置在場區(qū)的東南方向，場區(qū)南側在播天線、東側樓房可能對新建天線的上下行波束產生遮擋。故選取南側12 米天線和東側主樓為遮擋物，同時考慮兩面新建天線相互間的影響進行計算。

2.3 以南側在播12米天線為基準遮擋計算

以新建天線基礎高度與在播12 米口徑天線處于同一水平面，天線立柱等高計算，因此，其對新建天線的遮擋高度僅為天線主面在垂直方向的投影高度（h），如圖3 所示，其中，d 為天線口徑，EL 為天線指向衛(wèi)星時的俯仰角，a 為天線口面與天線下緣水平延長線之間的夾角。

圖3 12 米在播天線指向示意圖

根據以下公式：

計算 h 為 8.81 米。

新建天線指向中星6A 衛(wèi)星。

（1）新建天線方位角、俯仰角

新建天線指向125°E 衛(wèi)星，地球站經度為111.67°E，地球站緯度為40.75°N。

根據以下公式：

式中：Δλ—衛(wèi)星定點經度-地球站經度

φ—地球站緯度

計算 EL 為 40.94°。

根據以下公式：

計算AZ 為20.8°（南偏東）。

（2）新建1 天線主面下緣與在播12 米天線主面上緣垂線的間距

新建1 天線主面下緣與在播12 米天線主面上緣垂線的間距（d1）如圖4 所示，EL 為天線指向衛(wèi)星時的俯仰角，θ為天線入網偏移角，EL1為天線俯仰偏移角。

圖4 新建1 天線主面下緣與在播12 米天線主面上緣垂線的間距示意圖

新建天線俯仰角度（EL）為40.94°，天線入網時，按照衛(wèi)星公司相關要求，新建天線以指向衛(wèi)星時的俯仰角度為0°，應能夠向下最大偏移（θ）15°，因此，天線俯仰偏移角（EL1）取值為25.94°。

根據以下公式：

計算 d1為 18.11 米。

（3）新建1 天線左緣與東側樓房西墻北向延長線的間距

新建1 天線與樓房西墻北向延長線的間距（d2）如圖5 所示，AZ 為天線指向衛(wèi)星時的俯仰角，θ為天線入網偏移角，AZ1為天線方位偏移角，d2'為新建1 天線左緣與樓房西南角的間距，a1為d2' 線與天線左緣水平延長線之間的夾角，d1'為新建1 天線左緣與樓房南墻西向延長線的間距，d1'' 為在播12 米口徑天線上緣垂線東向延長線與樓房南墻西向延長線間距。

圖5 新建1 天線與樓房西墻北向延長線的間距示意圖

新建1 天線方位角（AZ）為20.8°，天線入網時，按照衛(wèi)星公司相關要求，新建天線以指向衛(wèi)星時的方位角度為0°，應能夠向東最大偏移（θ） 15°，因此，方位角（AZ1） 取值為35.8°。

如圖1 所示，經測量、計算在播12 米口徑天線上緣垂線東向延長線與樓房南墻間距d1'' 為3.85米，根據以下公式：

計算 d1’為 14.26 米。

根據以下公式：

計算 d2’ 為 17.58 米。

根據以下公式：

計算a1為54.2°。

根據以下公式：

計算 d2為 10.28 米。

（4）新建2天線左緣與新建1天線右緣的間距

新建2 天線左緣與新建1 天線右緣的間距（d3）如圖6 所示，其中AZ、AZ’為天線指向衛(wèi)星時的俯仰角，θ、θ’為天線入網偏移角，a1、a1’為天線方位偏移角與天線主面左緣連線的夾角，a2為新建2 天線主面左緣與新建1 天線主面右緣連線的夾角，d’為新建1 天線主面右緣與天線主面左緣連線垂線。

圖6 新建2 天線左緣與新建1 天線右緣的間距示意圖

新建1 天線方位角（AZ）為20.8°，向東最大偏移（θ）15°，根據以下公式：

計算a1為54.2°。

根據以下公式：

計算a2為20.8°。

根據以下公式：

計算d’為4.26 米。

新建2 天線位于新建1 天線西側，在新建2 天線入網時，按照衛(wèi)星公司相關要求，新建2 天線以指向衛(wèi)星時的方位角度為0°，應能夠向東最大偏移15°，因此a1’與a1取值相同，為54.2°。

計算 d3為 3.07 米。

同理，新建天線指向中星6C 衛(wèi)星（130°E）時，計算新建天線指向衛(wèi)星俯仰角（EL） 為39.27°，方位角（AZ）為29.08°（南偏東）。

新建1 天線主面下緣與在播12 米天線主面上緣垂線的間距d1為19.54 米。

新建1 天線左緣與東側樓房西墻北向延長線的間距 d2為 15.19 米。

新建2 天線左緣與新建1 天線右緣的間距d3為5.65 米。

2.4 以東側樓房為基準

新建天線指向中星6A 衛(wèi)星（125°E）。

（1）東側樓房遮擋高度

根據2.3 計算結果，新建天線EL 為40.94°，AZ 為20.8°（南偏東）。新建1 天線位于東側，距離樓房最近。新建2 天線與樓房的間距大于新建1天線與樓房的間距，若樓房對新建1 天線沒有遮擋，對新建2 天線也不會造成遮擋。

新建1 天線主面下緣高度：

新建1 天線主面下緣高度（h4）如圖7 所示，其中，d 天線口徑，h 為新建1 天線主面在垂直方向的投影高度，h1為天線指向衛(wèi)星后主面下緣相較俯仰角為0°狀態(tài)時的抬升高度，h2為天線俯仰角為0°時主面下緣相較基礎高0.5 米，h3為天線基礎高度。

圖7 新建1 天線下緣高度示意圖

根據以下公式：

計算 h 為 9.06 米。

根據以下公式：

計算 h1為 1.47 米。

12 米口徑天線基礎高度（h3）為3 米，天線俯仰角為0°時主面下緣相較基礎高度（h2）為0.5米，根據以下公式：

計算 h4為 4.97 米。

樓房遮擋高度：

經人工對現有樓體高度測量，并估算“平改坡”高度，樓房高度為21 米。

根據上述計算，樓房對新建天線1 的遮擋高度（h5）為：

21-4.97=16.03（米）

（2）新建1 天線主面下緣與東側樓房西北角的間距

新建1 天線主面下緣高度與樓房西北角的間距（d1）如圖8 所示，EL 為天線指向衛(wèi)星時的俯仰角，θ為天線入網偏移角，EL1為天線俯仰偏移角，h5為樓房遮擋高度。

新建天線俯仰角度（EL）為40.94°，天線入網時，按照衛(wèi)星公司相關要求，新建天線以指向衛(wèi)星時的俯仰角度為0°，應能夠向下最大偏移（θ）15°，根據以下公式：

計算EL1為25.94°。

根據以下公式：

計算 d1為 32.95 米。

圖8 新建1 天線主面下緣與樓房西北角的間距示意圖

（3）新建1 天線下緣與東側樓房西墻北向延長線的間距

新建1 天線下緣與樓房西墻北向延長線的間距（d2）如圖9 所示，其中，d1為天線主面下緣與樓房西北角的間距，AZ為天線指向衛(wèi)星時的方位角。

新建 1 天線方位角 （AZ） 為 20.8° （南偏東），根據以下公式：

計算 a 為 69.2°。

根據以下公式：

計算 d2為 11.7 米。

（4）新建1 天線下緣與東側樓房北側西向延長線的間距

新建1 天線下緣與樓房西墻北向延長線的間距（d3’）如圖9 所示。

圖9 新建1 天線下緣與樓房西墻北向延長線的間距示意圖

新建 1 天線方位角 （AZ） 為 20.8° （南偏東），根據以下公式：

計算d3’為30.8 米。

（5）新建2天線左緣與新建1天線右緣的間距

計算過程參見2.3（4）節(jié)。

新建2 天線左緣與新建1 天線右緣的間距（d3） 為 3.07 米。

同理，新建天線指向中星6C 衛(wèi)星（130°E）時，計算新建天線指向衛(wèi)星俯仰角（EL） 為39.27°，方位角（AZ）為29.08°（南偏東）。

新建1 天線主面下緣與東側樓房西北角的間距 d1為 35.8 米。

新建1 天線左緣與東側樓房西墻北向延長線的間距 d2為 17.4 米。

新建1 天線下緣與東側樓房北側西向延長線的間距d3’為31.29 米。

新建2 天線左緣與新建1 天線右緣的間距d3為5.65 米。

2.5 新建天線間距數據匯總

新建天線間距數據匯總表

據匯總數據顯示：新建1 天線主面下緣與在播12 米天線主面上緣垂線的間距保持19.54 米，同時，新建1 天線左緣與東側樓房西墻北向延長線間距保持17.4 米，新建1 天線下緣與東側樓房北側西向延長線的間距保持31.29 米，新建2 天線左緣與新建1 天線右緣的間距保持5.65 米的間距，即可以無遮擋地指向中星6A、中星6C 衛(wèi)星，同時滿足保護角度、偏移角度要求。

結 語

在現有面積為59.7 米53.5 米的天線場地上建設兩面12 米口徑C 頻段天線理論上可行。在工程實施前，需天線廠家根據天線作業(yè)場地要求、功放室建設場地要求及地勘等因素，進一步確定兩面天線的具體建設位置。