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        衛(wèi)星通信便攜站天線對(duì)星策略

        2014-08-04 19:16:49陳金來
        中國新通信 2014年10期
        關(guān)鍵詞:選址

        陳金來

        【摘要】 衛(wèi)星通信便攜站具有通信鏈路建立迅速,開通快捷,操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),在軍、民領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。本文闡述了衛(wèi)星通信便攜站天線對(duì)星原理及策略,利用該對(duì)星策略能夠及時(shí)建立衛(wèi)星通信鏈路,實(shí)現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)和視頻通信。

        【關(guān)鍵詞】 選址 對(duì)星策略 便攜站

        一、便攜站天線對(duì)星原理

        1.1 選址

        便攜站天線要準(zhǔn)確對(duì)星,其選址很關(guān)鍵。站址應(yīng)選擇在無遮擋、平坦開闊的地方,在便攜站天線指向上不應(yīng)有遮擋物(如電力線、樹、建筑物等);不應(yīng)有微波接力通信線路,否則衛(wèi)星通信和微波接力通信相互干擾。

        1.2 方位角、俯仰角和極化角

        便攜站天線要準(zhǔn)確對(duì)星,必需計(jì)算出便攜站天線對(duì)星的方位角、俯仰角和極化角。(1)方位角:一般定義為從便攜站正北方向起(0°),順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到天線指向方向的水平夾角。由于同步衛(wèi)星軌道是處在赤道上空且是東西方向的,我國又處于北半球,便攜站面對(duì)的同步軌道是在正南方向,便攜站天線指向應(yīng)是南方。(2)俯仰角:是指天線指向方向與當(dāng)?shù)厮矫骈g的夾角。俯仰角為90°時(shí)與水平面垂直,俯仰角為0°時(shí)與水平面平行,天線的正常工作俯仰角一般在5°~90°之間。當(dāng)天線俯仰角低于5°時(shí),地面噪聲將大幅增加。(3)極化角:是指衛(wèi)星發(fā)出的線極化波到達(dá)接收地后其相應(yīng)極化方向與當(dāng)?shù)厮矫婊蜚U垂線偏差的角度。電磁波的電場(chǎng)矢量方向可按旋轉(zhuǎn)或線性方式變化,對(duì)應(yīng)的兩種電磁波分別被稱為圓極化波和線極化波。線極化包含相互正交的水平和垂直兩種極化方式,常見的衛(wèi)星信號(hào)大多采用線極化方式傳送,其電場(chǎng)矢量方向與赤道面平行即為水平極化,與赤道面垂直即為垂直極化。

        1.3 對(duì)星原理

        根據(jù)站址的地理位置,由下列公式可以計(jì)算出便攜站天線的方位角、俯仰角和極化角。

        天線俯仰角:

        天線方位角:

        天線極化角:

        當(dāng)(Φs-Φ0)>0時(shí),P取“-”,當(dāng)(Φs-Φ0)<0時(shí)P取“+”。公式中:R — 地球半徑6370公里,H — 衛(wèi)星高度35786公里,φs— 便攜站地理經(jīng)度(東經(jīng)),θ— 便攜站地理緯度(北緯),φ0— 所對(duì)衛(wèi)星的星下點(diǎn)經(jīng)度。

        便攜站地理坐標(biāo)的經(jīng)度φs、緯度θ,可利用GPS或北斗設(shè)備獲取,所對(duì)衛(wèi)星的星下點(diǎn)經(jīng)度φ0可查表獲取。將以上三個(gè)公式輸入EXCEL軟件,通過軟件可以直接計(jì)算出來。利用地磁羅盤得出天線的當(dāng)前實(shí)際指向(方位角和俯仰角——實(shí)際值),比較理論值與實(shí)際值,若兩者不等,則調(diào)整天線位置,使其方向、俯仰角與計(jì)算值相等,天線對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星[3]。

        二、對(duì)星策略

        便攜站天線對(duì)星分七步進(jìn)行:(1)獲取便攜站架設(shè)地點(diǎn)的經(jīng)、緯度數(shù)據(jù):利用GPS或北斗相關(guān)專業(yè)工具實(shí)測(cè)便攜站架設(shè)地點(diǎn)的經(jīng)、緯度數(shù)據(jù),也可參考最近的城市的經(jīng)、緯度數(shù)據(jù)。通常縣級(jí)以上地區(qū)的經(jīng)、緯度數(shù)據(jù)都可以通過查表獲得。(2)計(jì)算天線對(duì)星數(shù)據(jù):利用對(duì)星理論公式計(jì)算出天線對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星的方位角A、俯仰角E和極化角P(理論值)。(3)調(diào)整極化角:先調(diào)整極化角P,轉(zhuǎn)動(dòng)饋源組件,粗調(diào)極化角至理論值附近。(4)調(diào)整俯仰角:再調(diào)整俯仰角E,利用地質(zhì)羅盤將衛(wèi)星天線仰角調(diào)整至理論值。用地磁羅盤大致確定俯仰角度,俯仰調(diào)整時(shí)靠轉(zhuǎn)動(dòng)俯仰軸上的支撐桿來完成,注意不能將俯仰絲杠旋出,否則可能損壞天線。(5)調(diào)整方位角:最后調(diào)整方位角A,先大范圍緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)便攜站天線方位角,在理論值附近尋找目標(biāo)衛(wèi)星的信標(biāo)信號(hào),注意進(jìn)行全面仔細(xì)搜索,保證方位角停留的位置是信標(biāo)信號(hào)的最大值,通過觀察便攜站的信噪比EB/NO的大小來決定。(6)微調(diào):方位角A和俯仰角E微調(diào),反復(fù)交替調(diào)整方位角A和俯仰角E,使信標(biāo)信號(hào)最大,即EB/NO達(dá)到最大值。(7)完成對(duì)星:鎖定方位、俯仰絲杠,轉(zhuǎn)動(dòng)極化角,使接收到的信標(biāo)信號(hào)電平值最大,從而完成便攜站天線對(duì)星。對(duì)星完畢還需進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)論證,確保通信暢通。

        三、小結(jié)

        本文闡述了衛(wèi)星通信便攜站天線的對(duì)星原理及策略,為應(yīng)對(duì)便攜站應(yīng)急開通(如:搶險(xiǎn)救災(zāi)、突發(fā)事件),利用便攜站快速進(jìn)行各類衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)具有重大的的指導(dǎo)意義和實(shí)用價(jià)值。實(shí)現(xiàn)了在任何地點(diǎn)和環(huán)境條件下,可以快速建立衛(wèi)星通信通道,將現(xiàn)場(chǎng)的情況實(shí)時(shí)傳回各級(jí)指揮中心,進(jìn)行話音、數(shù)據(jù)和視頻通信。

        【摘要】 衛(wèi)星通信便攜站具有通信鏈路建立迅速,開通快捷,操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),在軍、民領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。本文闡述了衛(wèi)星通信便攜站天線對(duì)星原理及策略,利用該對(duì)星策略能夠及時(shí)建立衛(wèi)星通信鏈路,實(shí)現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)和視頻通信。

        【關(guān)鍵詞】 選址 對(duì)星策略 便攜站

        一、便攜站天線對(duì)星原理

        1.1 選址

        便攜站天線要準(zhǔn)確對(duì)星,其選址很關(guān)鍵。站址應(yīng)選擇在無遮擋、平坦開闊的地方,在便攜站天線指向上不應(yīng)有遮擋物(如電力線、樹、建筑物等);不應(yīng)有微波接力通信線路,否則衛(wèi)星通信和微波接力通信相互干擾。

        1.2 方位角、俯仰角和極化角

        便攜站天線要準(zhǔn)確對(duì)星,必需計(jì)算出便攜站天線對(duì)星的方位角、俯仰角和極化角。(1)方位角:一般定義為從便攜站正北方向起(0°),順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到天線指向方向的水平夾角。由于同步衛(wèi)星軌道是處在赤道上空且是東西方向的,我國又處于北半球,便攜站面對(duì)的同步軌道是在正南方向,便攜站天線指向應(yīng)是南方。(2)俯仰角:是指天線指向方向與當(dāng)?shù)厮矫骈g的夾角。俯仰角為90°時(shí)與水平面垂直,俯仰角為0°時(shí)與水平面平行,天線的正常工作俯仰角一般在5°~90°之間。當(dāng)天線俯仰角低于5°時(shí),地面噪聲將大幅增加。(3)極化角:是指衛(wèi)星發(fā)出的線極化波到達(dá)接收地后其相應(yīng)極化方向與當(dāng)?shù)厮矫婊蜚U垂線偏差的角度。電磁波的電場(chǎng)矢量方向可按旋轉(zhuǎn)或線性方式變化,對(duì)應(yīng)的兩種電磁波分別被稱為圓極化波和線極化波。線極化包含相互正交的水平和垂直兩種極化方式,常見的衛(wèi)星信號(hào)大多采用線極化方式傳送,其電場(chǎng)矢量方向與赤道面平行即為水平極化,與赤道面垂直即為垂直極化。

        1.3 對(duì)星原理

        根據(jù)站址的地理位置,由下列公式可以計(jì)算出便攜站天線的方位角、俯仰角和極化角。

        天線俯仰角:

        天線方位角:

        天線極化角:

        當(dāng)(Φs-Φ0)>0時(shí),P取“-”,當(dāng)(Φs-Φ0)<0時(shí)P取“+”。公式中:R — 地球半徑6370公里,H — 衛(wèi)星高度35786公里,φs— 便攜站地理經(jīng)度(東經(jīng)),θ— 便攜站地理緯度(北緯),φ0— 所對(duì)衛(wèi)星的星下點(diǎn)經(jīng)度。

        便攜站地理坐標(biāo)的經(jīng)度φs、緯度θ,可利用GPS或北斗設(shè)備獲取,所對(duì)衛(wèi)星的星下點(diǎn)經(jīng)度φ0可查表獲取。將以上三個(gè)公式輸入EXCEL軟件,通過軟件可以直接計(jì)算出來。利用地磁羅盤得出天線的當(dāng)前實(shí)際指向(方位角和俯仰角——實(shí)際值),比較理論值與實(shí)際值,若兩者不等,則調(diào)整天線位置,使其方向、俯仰角與計(jì)算值相等,天線對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星[3]。

        二、對(duì)星策略

        便攜站天線對(duì)星分七步進(jìn)行:(1)獲取便攜站架設(shè)地點(diǎn)的經(jīng)、緯度數(shù)據(jù):利用GPS或北斗相關(guān)專業(yè)工具實(shí)測(cè)便攜站架設(shè)地點(diǎn)的經(jīng)、緯度數(shù)據(jù),也可參考最近的城市的經(jīng)、緯度數(shù)據(jù)。通??h級(jí)以上地區(qū)的經(jīng)、緯度數(shù)據(jù)都可以通過查表獲得。(2)計(jì)算天線對(duì)星數(shù)據(jù):利用對(duì)星理論公式計(jì)算出天線對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星的方位角A、俯仰角E和極化角P(理論值)。(3)調(diào)整極化角:先調(diào)整極化角P,轉(zhuǎn)動(dòng)饋源組件,粗調(diào)極化角至理論值附近。(4)調(diào)整俯仰角:再調(diào)整俯仰角E,利用地質(zhì)羅盤將衛(wèi)星天線仰角調(diào)整至理論值。用地磁羅盤大致確定俯仰角度,俯仰調(diào)整時(shí)靠轉(zhuǎn)動(dòng)俯仰軸上的支撐桿來完成,注意不能將俯仰絲杠旋出,否則可能損壞天線。(5)調(diào)整方位角:最后調(diào)整方位角A,先大范圍緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)便攜站天線方位角,在理論值附近尋找目標(biāo)衛(wèi)星的信標(biāo)信號(hào),注意進(jìn)行全面仔細(xì)搜索,保證方位角停留的位置是信標(biāo)信號(hào)的最大值,通過觀察便攜站的信噪比EB/NO的大小來決定。(6)微調(diào):方位角A和俯仰角E微調(diào),反復(fù)交替調(diào)整方位角A和俯仰角E,使信標(biāo)信號(hào)最大,即EB/NO達(dá)到最大值。(7)完成對(duì)星:鎖定方位、俯仰絲杠,轉(zhuǎn)動(dòng)極化角,使接收到的信標(biāo)信號(hào)電平值最大,從而完成便攜站天線對(duì)星。對(duì)星完畢還需進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)論證,確保通信暢通。

        三、小結(jié)

        本文闡述了衛(wèi)星通信便攜站天線的對(duì)星原理及策略,為應(yīng)對(duì)便攜站應(yīng)急開通(如:搶險(xiǎn)救災(zāi)、突發(fā)事件),利用便攜站快速進(jìn)行各類衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)具有重大的的指導(dǎo)意義和實(shí)用價(jià)值。實(shí)現(xiàn)了在任何地點(diǎn)和環(huán)境條件下,可以快速建立衛(wèi)星通信通道,將現(xiàn)場(chǎng)的情況實(shí)時(shí)傳回各級(jí)指揮中心,進(jìn)行話音、數(shù)據(jù)和視頻通信。

        【摘要】 衛(wèi)星通信便攜站具有通信鏈路建立迅速,開通快捷,操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),在軍、民領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。本文闡述了衛(wèi)星通信便攜站天線對(duì)星原理及策略,利用該對(duì)星策略能夠及時(shí)建立衛(wèi)星通信鏈路,實(shí)現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)和視頻通信。

        【關(guān)鍵詞】 選址 對(duì)星策略 便攜站

        一、便攜站天線對(duì)星原理

        1.1 選址

        便攜站天線要準(zhǔn)確對(duì)星,其選址很關(guān)鍵。站址應(yīng)選擇在無遮擋、平坦開闊的地方,在便攜站天線指向上不應(yīng)有遮擋物(如電力線、樹、建筑物等);不應(yīng)有微波接力通信線路,否則衛(wèi)星通信和微波接力通信相互干擾。

        1.2 方位角、俯仰角和極化角

        便攜站天線要準(zhǔn)確對(duì)星,必需計(jì)算出便攜站天線對(duì)星的方位角、俯仰角和極化角。(1)方位角:一般定義為從便攜站正北方向起(0°),順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到天線指向方向的水平夾角。由于同步衛(wèi)星軌道是處在赤道上空且是東西方向的,我國又處于北半球,便攜站面對(duì)的同步軌道是在正南方向,便攜站天線指向應(yīng)是南方。(2)俯仰角:是指天線指向方向與當(dāng)?shù)厮矫骈g的夾角。俯仰角為90°時(shí)與水平面垂直,俯仰角為0°時(shí)與水平面平行,天線的正常工作俯仰角一般在5°~90°之間。當(dāng)天線俯仰角低于5°時(shí),地面噪聲將大幅增加。(3)極化角:是指衛(wèi)星發(fā)出的線極化波到達(dá)接收地后其相應(yīng)極化方向與當(dāng)?shù)厮矫婊蜚U垂線偏差的角度。電磁波的電場(chǎng)矢量方向可按旋轉(zhuǎn)或線性方式變化,對(duì)應(yīng)的兩種電磁波分別被稱為圓極化波和線極化波。線極化包含相互正交的水平和垂直兩種極化方式,常見的衛(wèi)星信號(hào)大多采用線極化方式傳送,其電場(chǎng)矢量方向與赤道面平行即為水平極化,與赤道面垂直即為垂直極化。

        1.3 對(duì)星原理

        根據(jù)站址的地理位置,由下列公式可以計(jì)算出便攜站天線的方位角、俯仰角和極化角。

        天線俯仰角:

        天線方位角:

        天線極化角:

        當(dāng)(Φs-Φ0)>0時(shí),P取“-”,當(dāng)(Φs-Φ0)<0時(shí)P取“+”。公式中:R — 地球半徑6370公里,H — 衛(wèi)星高度35786公里,φs— 便攜站地理經(jīng)度(東經(jīng)),θ— 便攜站地理緯度(北緯),φ0— 所對(duì)衛(wèi)星的星下點(diǎn)經(jīng)度。

        便攜站地理坐標(biāo)的經(jīng)度φs、緯度θ,可利用GPS或北斗設(shè)備獲取,所對(duì)衛(wèi)星的星下點(diǎn)經(jīng)度φ0可查表獲取。將以上三個(gè)公式輸入EXCEL軟件,通過軟件可以直接計(jì)算出來。利用地磁羅盤得出天線的當(dāng)前實(shí)際指向(方位角和俯仰角——實(shí)際值),比較理論值與實(shí)際值,若兩者不等,則調(diào)整天線位置,使其方向、俯仰角與計(jì)算值相等,天線對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星[3]。

        二、對(duì)星策略

        便攜站天線對(duì)星分七步進(jìn)行:(1)獲取便攜站架設(shè)地點(diǎn)的經(jīng)、緯度數(shù)據(jù):利用GPS或北斗相關(guān)專業(yè)工具實(shí)測(cè)便攜站架設(shè)地點(diǎn)的經(jīng)、緯度數(shù)據(jù),也可參考最近的城市的經(jīng)、緯度數(shù)據(jù)。通??h級(jí)以上地區(qū)的經(jīng)、緯度數(shù)據(jù)都可以通過查表獲得。(2)計(jì)算天線對(duì)星數(shù)據(jù):利用對(duì)星理論公式計(jì)算出天線對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星的方位角A、俯仰角E和極化角P(理論值)。(3)調(diào)整極化角:先調(diào)整極化角P,轉(zhuǎn)動(dòng)饋源組件,粗調(diào)極化角至理論值附近。(4)調(diào)整俯仰角:再調(diào)整俯仰角E,利用地質(zhì)羅盤將衛(wèi)星天線仰角調(diào)整至理論值。用地磁羅盤大致確定俯仰角度,俯仰調(diào)整時(shí)靠轉(zhuǎn)動(dòng)俯仰軸上的支撐桿來完成,注意不能將俯仰絲杠旋出,否則可能損壞天線。(5)調(diào)整方位角:最后調(diào)整方位角A,先大范圍緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)便攜站天線方位角,在理論值附近尋找目標(biāo)衛(wèi)星的信標(biāo)信號(hào),注意進(jìn)行全面仔細(xì)搜索,保證方位角停留的位置是信標(biāo)信號(hào)的最大值,通過觀察便攜站的信噪比EB/NO的大小來決定。(6)微調(diào):方位角A和俯仰角E微調(diào),反復(fù)交替調(diào)整方位角A和俯仰角E,使信標(biāo)信號(hào)最大,即EB/NO達(dá)到最大值。(7)完成對(duì)星:鎖定方位、俯仰絲杠,轉(zhuǎn)動(dòng)極化角,使接收到的信標(biāo)信號(hào)電平值最大,從而完成便攜站天線對(duì)星。對(duì)星完畢還需進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)論證,確保通信暢通。

        三、小結(jié)

        本文闡述了衛(wèi)星通信便攜站天線的對(duì)星原理及策略,為應(yīng)對(duì)便攜站應(yīng)急開通(如:搶險(xiǎn)救災(zāi)、突發(fā)事件),利用便攜站快速進(jìn)行各類衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)具有重大的的指導(dǎo)意義和實(shí)用價(jià)值。實(shí)現(xiàn)了在任何地點(diǎn)和環(huán)境條件下,可以快速建立衛(wèi)星通信通道,將現(xiàn)場(chǎng)的情況實(shí)時(shí)傳回各級(jí)指揮中心,進(jìn)行話音、數(shù)據(jù)和視頻通信。

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