中波轉(zhuǎn)播臺(tái)衛(wèi)星信號(hào)源的極化方式與轉(zhuǎn)化及其安裝調(diào)試方法

葉貴旭

（廣東省肇慶中波轉(zhuǎn)播臺(tái)，廣東 肇慶 526108）

0 引言

中波轉(zhuǎn)播臺(tái)的主要職能是轉(zhuǎn)播中央、省電臺(tái)節(jié)目和實(shí)驗(yàn)等政治任務(wù)。轉(zhuǎn)播臺(tái)的信號(hào)源接收主要來自衛(wèi)星發(fā)送的信號(hào)，其接收到的衛(wèi)星信號(hào)源質(zhì)量直接影響到播出質(zhì)量，為保障優(yōu)質(zhì)和安全的播出信號(hào)，了解衛(wèi)星接收天線的極化方式和掌握正確的調(diào)整方法十分重要。

1 極化方式的種類和應(yīng)用

1.1 極化方式的種類

信號(hào)源極化方式的定義指的是天線所發(fā)射或者接收電磁波的極化方式，這取決于電磁波的電場矢量末端的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線。當(dāng)電磁波的電場矢量末端端點(diǎn)在垂直于傳播方向的固定平面上的運(yùn)動(dòng)軌跡是直線時(shí)，這種電磁波稱為線極化波；同樣地，當(dāng)其運(yùn)動(dòng)軌跡為圓或者橢圓時(shí)，則稱為圓極化波或橢圓極化波。我們現(xiàn)時(shí)在使用的廣播電視信號(hào)發(fā)送和接收的電磁波極化方式主要為圓極化和線極化兩種。線極化波又可以分類為垂直極化波和水平極化波兩種，無線通信發(fā)展初期階段，采用的信號(hào)傳輸極化方式大多是沿著地平面?zhèn)鞑?，所以線極化對照基準(zhǔn)是地平面，垂直極化波的電磁波傳播方向與地平面垂直，而水平極化波的電磁波傳播方向則與地平面平行。圓極化波和橢圓極化波又可以分類為右旋極化波和左旋極化波兩種，從信號(hào)源發(fā)射端向電磁波傳播的方向望去，如果電場的運(yùn)動(dòng)軌跡是逆時(shí)針的稱為左旋極化，如果電場運(yùn)動(dòng)軌跡是順時(shí)針的則稱其為右旋極化波。

1.2 極化方式的應(yīng)用

無論是天線的發(fā)射端還是接收端均具有一定的極化指向。當(dāng)發(fā)射端與電磁波極化匹配時(shí)，即發(fā)送端與接收端的電磁波極化指向一致，信號(hào)能夠較好地傳遞；當(dāng)發(fā)射端與電磁波出現(xiàn)極化干擾時(shí)，即發(fā)送端與接收端的極化指向不完全一致，就會(huì)降低信號(hào)的傳輸效率；當(dāng)發(fā)射端與電磁波出現(xiàn)極化隔離時(shí)，發(fā)送端與接收端的極化指向相互垂直，將會(huì)完全抑制信號(hào)的傳遞[1]。在理論實(shí)踐應(yīng)用中，極化匹配理論可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的最佳傳播；相反的，極化隔離理論便可以用在抗干擾當(dāng)中，即在根據(jù)干擾電波的極化指向，進(jìn)而把信號(hào)接收端的極化指向更改為垂直于干擾電波的指向，使之出現(xiàn)極化隔離，從而達(dá)到抗干擾的效果。因此，想要衛(wèi)星接收天線系統(tǒng)能夠接收到良好的信號(hào)質(zhì)量，在安裝調(diào)試信號(hào)源系統(tǒng)時(shí)，就必須要了解衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)的極化方式和設(shè)置好衛(wèi)星接收天線的極化方向。

2 極化轉(zhuǎn)化

現(xiàn)階段國內(nèi)大多數(shù)轉(zhuǎn)播臺(tái)的衛(wèi)星接收天線都是采用線極化饋源，而如果衛(wèi)星發(fā)送的電磁波為圓極化波。那么需要什么方法才能通過線極化饋源接收到圓極化波信號(hào)呢？圓極化波和線極化波之間可實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化，兩個(gè)幅度相同，相位相交的線極化波可以合成為一個(gè)圓極化波；同樣地，一個(gè)圓極化波也可以分解為兩個(gè)等幅正交的線極化波[2]。即如果能夠把這兩個(gè)線極化波的相位變成一致時(shí)，即傳輸信號(hào)達(dá)到饋源時(shí)相位相同，那么這兩個(gè)線極化波疊加后仍然是線極化波，這樣即可通過線極化饋源達(dá)到接收圓極化波信號(hào)的效果?，F(xiàn)階段一般采用移相器來實(shí)現(xiàn)圓極化波轉(zhuǎn)化成為線極化波，即在前饋接收天線中使用介質(zhì)移相器，后饋天線中使用螺釘移相器。我臺(tái)目前正在使用的接收中星9號(hào)衛(wèi)星信號(hào)源的接收天線饋源就是在饋源內(nèi)加裝了移相器，通過把圓極化波信號(hào)轉(zhuǎn)化為線極化波的方式接收信號(hào)的。

如果接收的是左旋極化波，電場Ey比Ex超前90°：如果接收的是右旋極化波，電場Ex比Ey超前90°。我們觀察移相器放置角度的方向是從后饋天線的矩形波導(dǎo)向饋源方向看去，因?yàn)楹箴佁炀€的信號(hào)傳輸經(jīng)過了兩個(gè)反射面的反射，電磁波的極化方向并沒有發(fā)生改變，可以直接利用135°的移相器角度即可實(shí)現(xiàn)信號(hào)接收；相反的，如果接收天線為前饋天線，電磁波只經(jīng)過一個(gè)反射面的反射，電磁波的極化方向就與圓極化方向相反，如果接收的是左旋極化波，則經(jīng)過反射面后的信號(hào)波為右旋極化波，此時(shí)應(yīng)該利用45°的移相器角度來接收信號(hào)。在工程應(yīng)用中，可按照以下的規(guī)律調(diào)整：“前饋極化面，正對反射面，左旋為45°，右旋為135°”。

3 衛(wèi)星天線的安裝和調(diào)試

3.1 信號(hào)調(diào)試方法

根據(jù)衛(wèi)星的位置、下行頻率、極化方式、符號(hào)率等。通過以下相關(guān)的公式，代入衛(wèi)星的位置參數(shù)、所在接收地的位置參數(shù)，計(jì)算出拋物面天線的仰角E和方位角A。

式中，φ1為衛(wèi)星所在位置的經(jīng)度；φ2為拋物面天線所在位置的經(jīng)度；θ為拋物面天線所在位置的緯度；r為地球半徑；h為衛(wèi)星距離球赤道的距離。以下介紹3種拋物面天線方位角和仰角的調(diào)試方法。

（1）AGC電壓調(diào)整法。AGC自動(dòng)增益控制是利用接收信號(hào)強(qiáng)度來自動(dòng)調(diào)整放大電路增益的原理，顧名思義，我們根據(jù)萬用表測量到衛(wèi)星接收機(jī)輸出的AGC電壓變化來調(diào)整接收天線的極化匹配程度。首先把LNB高頻頭接在合適的極化端口，然后將衛(wèi)星接收機(jī)設(shè)置好相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)和頻道，使之能夠接收到想要的衛(wèi)星信號(hào)，同時(shí)記下AGC電壓值V，緩慢調(diào)整饋源方向，直至AGC電壓出現(xiàn)最大值，鎖定饋源，完成極化調(diào)整[3]。

（2）頻譜儀調(diào)整方法。頻譜儀調(diào)整方法是利用在接收衛(wèi)星信號(hào)時(shí)顯示的下行頻率信號(hào)峰值進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整方法如下：把LNB高頻頭與衛(wèi)星接收機(jī)連接起來，設(shè)置好衛(wèi)星接收機(jī)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，然后慢慢調(diào)整衛(wèi)星接收天線的方位角和仰角，直至出現(xiàn)下行的最大峰值電壓即可完成調(diào)整，固定方向盤托和仰角調(diào)節(jié)螺桿的螺絲。

（3）信號(hào)強(qiáng)度調(diào)整法。把衛(wèi)星接收機(jī)移到衛(wèi)星接收天線附近，把衛(wèi)星接收機(jī)連接高頻頭，將拋物面天線方位角和仰角調(diào)試到大致方向；設(shè)置好衛(wèi)星接收機(jī)的接收技術(shù)參數(shù)，打開接收機(jī)顯示信號(hào)強(qiáng)度的頁面；跟AGC電壓調(diào)整法類似，緩慢旋轉(zhuǎn)拋物面天線的方向，直到找到信號(hào)強(qiáng)度最大點(diǎn)時(shí)即完成調(diào)整，最后鎖定拋物面天線各個(gè)螺絲。

3.2 安裝流程

以下舉例利用信號(hào)強(qiáng)度調(diào)整法安裝中星9號(hào)衛(wèi)星信號(hào)源系統(tǒng)的主要步驟：

一是把拋物面衛(wèi)星天線底座安裝在在周邊較為開闊無遮擋的位置；二是往腳架上安裝方向盤托和仰角調(diào)節(jié)螺桿；三是在拋物面鍋上安裝饋源支架和饋源，再把拋物面接收天線安裝到方向盤托和仰角調(diào)節(jié)螺桿上；四是根據(jù)中星9號(hào)（Ku波段）衛(wèi)星等技術(shù)參數(shù)以及接收點(diǎn)的地理位置，大致調(diào)整拋物面接收天線的方位角與仰角；五是安裝移相器和接收中星9號(hào)的高頻頭于饋源上，并將高頻頭連接上帶解密功能的接收中星9號(hào)衛(wèi)星接收機(jī)，同時(shí)設(shè)置好衛(wèi)星接收參數(shù)；六是根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度調(diào)整法，微調(diào)拋物面接收天線的方位角與仰角，直至衛(wèi)星接收機(jī)采取的信號(hào)質(zhì)量為最佳狀態(tài)，鎖緊方向盤托和仰角調(diào)節(jié)螺桿的螺絲；七是重新將接收中星9號(hào)的衛(wèi)星接收機(jī)安裝到機(jī)房信號(hào)柜，更改相關(guān)信號(hào)傳輸線，并測試音頻信號(hào)的正確性與質(zhì)量；八是更改相應(yīng)的指示標(biāo)簽，在整個(gè)拋物面衛(wèi)星天線上的支架螺絲涂上黃油，防止被銹蝕。

4 結(jié)束語

中波轉(zhuǎn)播臺(tái)的信號(hào)源系統(tǒng)一般采用衛(wèi)星接收天線作為主信號(hào)源設(shè)備，接收到的衛(wèi)星信號(hào)質(zhì)量關(guān)系到轉(zhuǎn)播臺(tái)站的播出質(zhì)量。本文通過概念方法介紹了衛(wèi)星接收極化方式的原理和通過實(shí)踐操作總結(jié)衛(wèi)星接收天線的安裝和調(diào)試方法，相關(guān)資料也從本臺(tái)站的實(shí)際工作中得到了應(yīng)用，效果良好，可供利用衛(wèi)星天線接收信號(hào)源的廣播電視臺(tái)站參考。