曹樹偉

（赤峰學(xué)院 物理與電子信息工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

衛(wèi)星接收器材的安裝和調(diào)整

曹樹偉

（赤峰學(xué)院 物理與電子信息工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

隨著國內(nèi)衛(wèi)星直播平臺(tái)的發(fā)展，大大地豐富了人們的文化生活.在衛(wèi)星廣播電視蓬勃發(fā)展的同時(shí)，人們也越來越多的需要了解和掌握一些與之相關(guān)的接收技術(shù).由此，本文介紹如何對(duì)接收天線、高頻頭及饋源、接收機(jī)、接收輔助器材進(jìn)行安裝和調(diào)整，包括天線的類型、口徑的選擇，天饋角度的計(jì)算、測(cè)量和調(diào)整，天線的選址及安裝固定，如何進(jìn)行尋星操作等.

衛(wèi)星電視；衛(wèi)星天線；高頻頭；仰角；方位角

1 天線類型、口徑的選擇

每顆衛(wèi)星都有各自的覆蓋范圍，衛(wèi)星公司會(huì)根據(jù)自身的運(yùn)營重點(diǎn)，把有限的覆蓋范圍調(diào)整在主要客戶服務(wù)群的區(qū)域內(nèi).另外，每顆衛(wèi)星的覆蓋范圍和其轉(zhuǎn)發(fā)器的EIRP值有關(guān)，通過查找該星的波束圖，可得知在本地區(qū)的EIRP覆蓋值.其EIRP值是以“dBW”為單位，該數(shù)字越大，表示衛(wèi)星發(fā)射功率越強(qiáng).目前的衛(wèi)星EIRP值由邊緣到中心波束，C波段一般在32-41dBW范圍內(nèi)，Ku波段則在42-60dBW范圍內(nèi).隨著衛(wèi)星制造技術(shù)進(jìn)一步提高，衛(wèi)星發(fā)射功率越來越大，使得接收天線口徑進(jìn)一步縮小.

通過所需接收衛(wèi)星的波段和EIRP值，來選擇天線的類型和口徑尺寸.一般來講，接受C波段信號(hào)，常采用正饋天線;接受Ku波段信號(hào)，則采用偏饋天線.至于天線口徑的選擇，則和衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的EIRP值有密切關(guān)系，通過查詢波束圖上的EIRP值，可為選擇天線口徑提供參考依據(jù).

2 天饋系統(tǒng)角度的計(jì)算、測(cè)量和調(diào)整

普通的天線要對(duì)準(zhǔn)一顆衛(wèi)星，需要根據(jù)天線所在地的經(jīng)緯度來調(diào)整天線的仰角和方位角；對(duì)接收衛(wèi)星信號(hào)是采用線極化方式的，還需要調(diào)整高頻頭的極化角，這就涉及到天饋系統(tǒng)角度的計(jì)測(cè)量和調(diào)整的問題.

2.1 天饋角度參數(shù)

2.1.1 仰角 從接收點(diǎn)仰望衛(wèi)星的實(shí)現(xiàn)與水平線構(gòu)成的夾角，稱為仰角.

仰角（E）的計(jì)算公式如下：

其中а：接受所在地經(jīng)度-衛(wèi)星定點(diǎn)經(jīng)度；β:地面站所在地緯度；r：6378km（地球半徑）；R：42218km（衛(wèi)星軌道半徑）；r/R：0.15.以下公式字母的表示含義相同.

2.1.2 方位角 以接收點(diǎn)的正北方為起始，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至衛(wèi)星的視線在接收點(diǎn)水平面上的正投影線所形成的夾角，稱為方位角.

2.1.3 極化角 受接收者所在地與衛(wèi)星定點(diǎn)地經(jīng)度差及地球曲率的影響，而使得饋源相對(duì)于地面形成的傾角，稱為極化角.

2.2 天線角度的測(cè)量和調(diào)整

圖1

對(duì)于天線角度的測(cè)量，可以采用多功能坡度測(cè)量儀，也可通過自制的簡易測(cè)量器來進(jìn)行測(cè)量.自制時(shí)，可選用一塊刻度清晰的學(xué)生用量角器，在其零位中心鉆一小孔，用棉線拴一小螺母，另一端穿過小孔打個(gè)結(jié)，即成了一個(gè)簡易測(cè)量器.（圖1）.

2.2.1 天線仰角的測(cè)量

（1）正饋天線仰角的測(cè)量 仰角可采用多功能坡度測(cè)量儀、簡易測(cè)量器來測(cè)量.

（2）偏饋天線仰角的測(cè)量 分別采用多功能坡度測(cè)量儀、簡易測(cè)量器來測(cè)量偏饋天線仰角的示意圖.我們?cè)谟?jì)算出的仰角對(duì)偏饋天線進(jìn)行調(diào)整時(shí)，需要注意：偏饋天線實(shí)際上是取自正饋天線的部分反射面，因此偏饋天線存在一個(gè)偏焦角（見圖2），實(shí)際測(cè)量的角度是偏饋天線鍋面夾角，其數(shù)值應(yīng)該為：仰角-偏焦角.

圖2

2.2.2 天線方位角的測(cè)量

通過前面方法的出的方位角是以正南方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)的，正值表示南偏西，負(fù)值表示南偏東.

測(cè)量和調(diào)整衛(wèi)星接收天線方位角，可采用羅盤儀、指南針的測(cè)量儀器，現(xiàn)以指南針為例，介紹天線方位角的測(cè)量方法：（1）打開指南針，使可改達(dá)最大位置，并將指南針托平，再將其上的目標(biāo)指示記號(hào)，指向接收天線背面中間的仰角調(diào)整桿位置（.2）調(diào)整方位盤，使方位指標(biāo)與指針紅色部分重疊（.3）讀取方位攀上位于方位指示線處的角度，即為方位角.測(cè)量方位角時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：（1）指南針最好距離水泥地板或周圍含鐵物質(zhì)1m以上，應(yīng)避開磁性干擾，保證測(cè)量的準(zhǔn)確性（.2）指南針指示的方位角與實(shí)際方位角之間存在著一個(gè)磁偏角，其范圍在1°-5°，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)卮牌?，?duì)獲取的方位角進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?

調(diào)整天線方位角的方法與測(cè)量方法基本相同，只不過測(cè)量方位角時(shí)，是移動(dòng)指南針來對(duì)應(yīng)仰角桿位置，而調(diào)整方位角則是移動(dòng)天線來對(duì)應(yīng)指南針刻度而已.

2.2.3 高頻頭極化角的調(diào)整

在我們亞太地區(qū)上空，所接收的衛(wèi)星信號(hào)大部分是以線極化方式傳送的，由于線極化是采用水平或垂直這兩種計(jì)劃方式，因此接收地經(jīng)度只有和衛(wèi)星在軌經(jīng)度一致時(shí)，高頻頭才會(huì)有絕對(duì)的水平或垂直.而普通情況下，這兩個(gè)經(jīng)度很難相同，因此衛(wèi)星發(fā)出的水平或垂直極化波到達(dá)接收地后，計(jì)劃方向會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這種偏轉(zhuǎn)的角度就是極化角.因此我們?cè)诮邮詹煌l(wèi)星的線極化信號(hào)時(shí)，需根據(jù)計(jì)算出的極化角，旋轉(zhuǎn)高頻頭，以取得最佳的接收效果.極化角的獲取，同樣是采用上面介紹的方法.調(diào)整極化角時(shí)，操作者面向天線，數(shù)值為正值，表示以0°為基準(zhǔn)，高頻頭按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度;為負(fù)值，則按逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).對(duì)于極化角0°的規(guī)定如下：（1）在單極化高頻頭中，我們把高頻頭內(nèi)部的計(jì)劃振子平行于水平面的狀態(tài)，規(guī)定為極化角0°，對(duì)于C波段單極化高頻頭來講，即高頻頭窄邊和水平面平行.（2）在雙極性高頻頭中，把高頻頭內(nèi)部的極化隔離針平行水平面的狀態(tài)，規(guī)定為極化角為0°，對(duì)于C波段雙極性高頻頭來講，通常0°是指向時(shí)間6：00位置.對(duì)于Ku波段雙極性高頻頭，由于高頻頭上沒有好的位置作標(biāo)記，因此把刻度標(biāo)記在夾具上.對(duì)于Ku波段之頭來講，0°時(shí)，高頻頭上的F頭朝向時(shí)間4：30位置；對(duì)于Ku波段彎頭來講，彎頭長邊與地面垂直為0°.

3 天線的選址及安裝

在進(jìn)行天線選址和安裝固定前，先論述一下天線仰角和方位角的調(diào)整規(guī)律.

（1）接收天線的仰角和所接收衛(wèi)星的在軌經(jīng)度有直接關(guān)系，以天線接收的經(jīng)度為基準(zhǔn)，越接近當(dāng)?shù)亟?jīng)度的衛(wèi)星，其接收天線仰角越高，方位越接近南方.（2）對(duì)于接收同一顆衛(wèi)星來講，接收地緯度越低，仰角就越大.（3）同步衛(wèi)星軌道位于赤道上空，而我國處在北半球，因此接收天線總是指向南面，若衛(wèi)星在軌經(jīng)度大于接收地經(jīng)度，則方位角應(yīng)向南偏東轉(zhuǎn)過某個(gè)角度，反之，則應(yīng)向西轉(zhuǎn)過某個(gè)角度.

3.1 天線選址要求

根據(jù)要接收衛(wèi)星的在軌經(jīng)度和接收地的經(jīng)緯度確定了天線的仰角、方位角后，就可以進(jìn)行天線安裝地址的選擇了，選址主要有以下五種要求.1.無遮擋：在天線指向衛(wèi)星的區(qū)域內(nèi)，沒有樹木、建筑物、高壓線鐵塔及高山等遮擋物.2.干擾?。哼x址時(shí)應(yīng)盡量避免電磁場(chǎng)干擾.遠(yuǎn)離微波站、差轉(zhuǎn)臺(tái)、雷達(dá)等干擾源.3.風(fēng)荷小：選址時(shí)應(yīng)盡可能避開山頂、高樓頂?shù)却蟮娘L(fēng)口.4.防雷擊：選址附近有避雷裝置的建筑物，且天線處在其保護(hù)范圍內(nèi)使，可不設(shè)避雷裝置；否則，要安裝避雷裝置.5.距離近：天線盡可能里接收機(jī)近一些.減小導(dǎo)線上的信號(hào)衰減.

3.2 天線的安裝固定

為適應(yīng)安裝的所處的周圍環(huán)境要求，接收天線有戶外、陽臺(tái)、窗臺(tái)等多種安裝形式.（1）戶外安裝對(duì)天線的安裝要求簡單，只要接收信號(hào)的指向區(qū)域內(nèi)開闊、無遮擋即可.（2）陽臺(tái)安裝首先要選擇面向朝南的陽臺(tái)，這樣天線安裝和調(diào)整才比較方便；其次要考慮到天線安裝的最佳位置，使得天線能以最大接收面積、最小遮擋面積地接收衛(wèi)星信號(hào).（3）窗臺(tái)安裝 陽臺(tái)安裝至少還有兩個(gè)方向，但窗臺(tái)安裝只能有一個(gè)朝向.一般可將天線安裝在靠近窗子的位置，也可將天線安裝在靠窗臺(tái)的外下方.

3.3 小型偏饋天線的安裝

對(duì)于安裝在陽臺(tái)或窗臺(tái)的小型偏饋天線，會(huì)受到所處的環(huán)境的諸多方面的限制，為了能最大限度地提高天線的接收面積，常采用正裝，倒裝，天線側(cè)裝等方式.

4 尋星操作

前面介紹了天饋系統(tǒng)得角度計(jì)算、測(cè)量和調(diào)整，確定了天線大體位置，這只是實(shí)際尋星的一個(gè)前序，尋星操作的主要內(nèi)容是：捕捉要尋找的衛(wèi)星一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器信號(hào)后，再細(xì)調(diào)天線，使該星上所有轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)的接收都能夠處于最佳狀態(tài).

4.1 尋星操作的注意事項(xiàng)

（1）尋星前，至少要了解該星上一個(gè)正常使用的轉(zhuǎn)發(fā)器的頻率，極性和符碼率.最好能知道該星上功率最大的轉(zhuǎn)發(fā)器參數(shù)，用它作引導(dǎo)信號(hào)尋星容易成功；再知道功率最弱的轉(zhuǎn)發(fā)器的參數(shù)，以它作校正，使天饋系統(tǒng)能夠精確地對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星.（2）由于接收數(shù)字衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，接收機(jī)需要進(jìn)行解壓運(yùn)算，會(huì)占用一定的時(shí)間，故尋星操作是一定要緩慢而均勻的調(diào)節(jié)天線仰角和方位角.（3）應(yīng)盡量選擇晴朗天氣進(jìn)行尋星操作，遇到陰雨天，由于雨衰的作用，會(huì)影響信號(hào)的接收.

4.2 尋星操作的四個(gè)步驟

（1）先固定仰角 在天饋系統(tǒng)的三個(gè)角度中，仰角最為關(guān)鍵；測(cè)量仰角時(shí)，儀器不易受干擾，容易測(cè)準(zhǔn)，固定也很方便，因此首先把仰角固定好.（2）再調(diào)極化角 在國內(nèi)，尤其是在北方地區(qū)，極化角粗調(diào)時(shí)，可采用經(jīng)驗(yàn)公式：極化角=接收地經(jīng)度-衛(wèi)星在軌經(jīng)度，其值為正，表示以0°為基準(zhǔn)，高頻頭按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度；為負(fù)值，則按逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).（3）尋找方位角方位角最易受磁場(chǎng)影響，但只要耐心的操作，也很快會(huì)成功.（4）細(xì)調(diào)三個(gè)角一旦找到了信號(hào)，接收機(jī)的鎖定指示燈就會(huì)點(diǎn)亮；再左右調(diào)整方位角，使信號(hào)指示呈最大；然后再上下調(diào)整仰角，使信號(hào)指示呈最大；最后細(xì)調(diào)極化角，也使得信號(hào)指示呈最大.

4.3 尋星操作的簡易方法

利用模擬衛(wèi)星接收機(jī)尋星，采用該方法時(shí)，先預(yù)置好模擬衛(wèi)星電視信號(hào)的參數(shù)，將衛(wèi)星天線稍微對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星，其解調(diào)圖像就能隱約地出現(xiàn)，然后再利用數(shù)字接收機(jī)進(jìn)行微調(diào)，使得接收信號(hào)質(zhì)量最佳即可.如果該星上沒有模擬信號(hào)，可先對(duì)準(zhǔn)和其相鄰的有模擬信號(hào)發(fā)射的衛(wèi)星，再參考當(dāng)前方位角和仰角，大致調(diào)整到所要尋找的衛(wèi)星上.

結(jié)束語：本文通過對(duì)接收設(shè)備的安裝和調(diào)試流程的介紹，如在特殊情況下天線的安裝方式：室外安裝、陽臺(tái)安裝、窗臺(tái)安裝及小型偏饋天線的正裝、倒裝、側(cè)裝，衛(wèi)星接收天線的仰角、方位角、極化角（線性極化時(shí)）的測(cè)量、計(jì)算、粗調(diào)與細(xì)調(diào)，及尋星操作方法等.希望能對(duì)用戶在實(shí)際操作過程中有所幫助.

〔1〕劉進(jìn)軍.衛(wèi)星電視接收技術(shù)（第2版）.國防工業(yè)出版，2007.

〔2〕劉進(jìn)軍.衛(wèi)星電視技術(shù).國防工業(yè)出版社.

〔3〕潘云忠.衛(wèi)星電視與有線傳播安裝調(diào)試與維修（第 2版）.2007

TN948.5

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1673-260X（2011）10-0145-03