Vertex7200天線控制系統(tǒng)的應(yīng)用與維護(hù)

□ 李 凌 覃柳俊

一、引言

衛(wèi)星發(fā)射天線主波束與衛(wèi)星方向之間的夾角稱為天線指向誤差，為保證衛(wèi)星信號傳輸質(zhì)量，地球站的有效全向輻射功率（EIRP）穩(wěn)定度和天線極化隔離度應(yīng)滿足規(guī)定指標(biāo)，天線指向誤差應(yīng)該足夠小。因衛(wèi)星與地球之間存在著相對運動，且地球站衛(wèi)星發(fā)射天線半功率角一般較小，大口徑發(fā)射天線應(yīng)配備天線自動跟蹤系統(tǒng)。下面以廣西廣播電視地球站使用的Vertex7200型天線控制系統(tǒng)為例，對該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、運行配置及故障排查處理方法進(jìn)行詳細(xì)介紹，與大家交流。

二、天控器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及主要功能

圖1 天線控制器系統(tǒng)構(gòu)成框圖

圖1為7200天線控制器系統(tǒng)構(gòu)成框圖，系統(tǒng)主要構(gòu)成部分包括天線驅(qū)動單元（ADC）、天線控制單元（ADU）、位置傳感器、連接電纜等。7200是一個可支持手動與自動控制模式的天線指向系統(tǒng)，通過調(diào)整天線位置以接收一個或多個通信衛(wèi)星的峰值信號。該系統(tǒng)具有快速多衛(wèi)星接入、高復(fù)雜度的傾斜軌道衛(wèi)星跟蹤功能，7200天控系統(tǒng)提供了完善的標(biāo)準(zhǔn)天線位置控制模式以及多種先進(jìn)的跟蹤模式。在自動跟蹤方面，7200系統(tǒng)采用一種新的系統(tǒng)控制操作方法，此方式具有獨特的定向環(huán)境，為多目標(biāo)（衛(wèi)星）建立各自的系統(tǒng)特性。用戶可以通過這種方式為每個目標(biāo)分別設(shè)置跟蹤模式、信標(biāo)頻率和斜率等，并且為與目標(biāo)相關(guān)的預(yù)測及編程跟蹤數(shù)據(jù)建立對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。一旦配置完成，對于特定目標(biāo)的跟蹤操作將以完全自動的方式啟動和維護(hù)，只需調(diào)用目標(biāo)的名稱即可，降低了對操作人員專業(yè)知識的依賴性和人工干預(yù)可能造成的風(fēng)險，大幅提高了系統(tǒng)運行的可靠性。

三、7200天控器的功能配置

步進(jìn)跟蹤是手動跟蹤模式中最常用的方式，掌握了步進(jìn)跟蹤主要參數(shù)的定義和設(shè)置規(guī)律（如表1），在一定程度上也確保了天線對星的精準(zhǔn)度。

表1 步進(jìn)跟蹤模式主要參數(shù)配置

四、天線控制系統(tǒng)的故障確認(rèn)及處理方法

（一）系統(tǒng)故障的手動清除/確認(rèn)

清除/確認(rèn)系統(tǒng)故障功能可以清除系統(tǒng)中的歷史錯誤，也可以手動確認(rèn)ACU無法自動消除的錯誤。如果存在無法確認(rèn)的錯誤：1.所有無法確認(rèn)的錯誤將會以逆顯的形式在顯示屏上出現(xiàn)（包括之前確認(rèn)但反復(fù)出現(xiàn)的錯誤）；2.如果聲音報警功能開啟，ACU會發(fā)出持續(xù)的告警提示音，確認(rèn)故障可消除聲音告警。

某些故障不能通過ACU確認(rèn)，需要在ACU外部采取措施來清除故障，例如驅(qū)動柜上的緊急停機按鈕閉合，必須先在驅(qū)動柜上松開該按鈕，才能消除故障。有些錯誤是“鎖定”的，即使手動確認(rèn)了故障，故障仍然會反復(fù)出現(xiàn)，例如“跟蹤信號輸入飽和”，告警信息指示跟蹤信號輸入超過10伏直流電，ACU無法使用該電壓進(jìn)行正常跟蹤，此閉環(huán)式的故障是因為錯誤經(jīng)常性的間歇發(fā)生，更重要的是必須在手動清除故障告警前，準(zhǔn)確的判斷出故障原因并進(jìn)行處理。要清除系統(tǒng)故障，可在Main menu選擇Clear/correct system faults功能，典型故障列表如表2。

表2 典型故障列表

（二）天線控制系統(tǒng)典型故障（表3）

表3 天線移動中的典型故障列表

（三）天線無法移動（Immobile Fault）故障排除實例

圖2 天線無法移動告警及移動限制菜單設(shè)置界面

我站在2019年某日對12米天線進(jìn)行衛(wèi)星跟蹤操作時，系統(tǒng)提示AZ/EL immobile錯誤（圖2）。對編碼器與天線連接組件、驅(qū)動柜接口電纜電纜、I/O板等進(jìn)行檢查后，排除了硬件故障的可能性。天線移動限制配置菜單中的immobile/reversed timeout及immobile/reversed tolerance設(shè)置項指定了immobile/reversed兩種錯誤的時間及角度差門限，經(jīng)過多次嘗試兩項參數(shù)不同的組合，驗證了適當(dāng)延長時間門限或提高角度差數(shù)值，可以消除和減少這兩種錯誤的發(fā)生幾率，調(diào)整參數(shù)時，應(yīng)結(jié)合天線的電機轉(zhuǎn)速和各軸向的移動速度。

（四）軸失控（Axis Runaway）故障

我站在處理近期發(fā)生的一次Elevation Runaway錯誤時，首先檢查I/O板、俯仰角旋轉(zhuǎn)變壓器（位置傳感器）、編碼器、驅(qū)動柜及相關(guān)連接線纜，發(fā)現(xiàn)俯仰角旋轉(zhuǎn)變壓器連接電纜接線端出現(xiàn)松動，輕搖線纜會引起俯仰角數(shù)值小幅度跳變，進(jìn)而觸發(fā)Runaway錯誤。在緊固旋轉(zhuǎn)變壓器連接線纜后，我們還對ACU中涉及Runaway錯誤的角度門限數(shù)值Runaway angle[deg]（圖3）進(jìn)行了修改，適當(dāng)放寬了門限范圍。

圖3 Runaway錯誤門限設(shè)置界面

（五）天線反向移動（Reversed Fault）故障

反向移動故障的處理方法：1.安裝時，電機相序顛倒，檢查并糾正；2.從一個方向到另一個方向的突然轉(zhuǎn)換可能是由于Immobile/reversed timeout參數(shù)設(shè)置過低引起，應(yīng)重新設(shè)置；3.檢查編碼器線纜。

五、結(jié)語

天線對星的準(zhǔn)確程度，直接影響了衛(wèi)星地球站上行信號的質(zhì)量，天線控制系統(tǒng)是決定衛(wèi)星地球站品質(zhì)因素和最大發(fā)射能力的重要設(shè)備之一，因此，天線控制系統(tǒng)的正確應(yīng)用和日常維護(hù)對于安全播出工作具有十分重要的意義。