徐明月

（作者單位：國(guó)家新聞出版廣電總局呼和浩特地球站）

1 研究背景

廣播電視衛(wèi)星地球站天饋線系統(tǒng)是衛(wèi)星信號(hào)上下行鏈路的重要組成部分，其安全、高效運(yùn)行是廣播電視衛(wèi)星地球站安全播出工作的重要保障。天饋線以及天線自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)室外單元長(zhǎng)期在室外運(yùn)行，環(huán)境相對(duì)惡劣，極易受到由自然條件及天氣原因?qū)е碌膿p耗，日積月累設(shè)備各項(xiàng)功能、技術(shù)指標(biāo)就會(huì)受到一定程度的影響。天饋線系統(tǒng)是決定衛(wèi)星地球站發(fā)射與接收信號(hào)質(zhì)量的重要設(shè)備，做好其故障分析處理工作，對(duì)衛(wèi)星地球站極為關(guān)鍵。

2 天饋線系統(tǒng)

天饋線系統(tǒng)由天線、饋線、波導(dǎo)元件組成，下面逐一介紹。

2.1 天線

天線是衛(wèi)星傳輸上下行鏈路的重要組成部分，衛(wèi)星地球站上行天線與衛(wèi)星之間的距離約為36 000 km，為保證信號(hào)傳輸有效可靠，衛(wèi)星地球站須采用滿足以下幾個(gè)要求的反射面型天線：足夠高的天線增益、電壓駐波比小、方向性足夠強(qiáng)、饋線系統(tǒng)損耗低、適用于電波遠(yuǎn)距離傳輸?，F(xiàn)今，國(guó)內(nèi)廣播電視衛(wèi)星地球站多采用卡塞格倫天線、格里高利天線和環(huán)焦天線3種類型。射頻信號(hào)從高功放發(fā)射出來(lái)經(jīng)過(guò)波導(dǎo)送到天線上，天線的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)把高頻信號(hào)通過(guò)能量轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電磁波信號(hào)發(fā)向衛(wèi)星；來(lái)自衛(wèi)星的電磁波信號(hào)在空間傳輸中由于衰落已經(jīng)十分微弱，天線系統(tǒng)接收這個(gè)弱信號(hào)并經(jīng)過(guò)低噪聲放大和下變頻后送至接收機(jī)。

2.2 波導(dǎo)

饋線是指天線和收發(fā)信單元之間傳輸信號(hào)的通道。通常情況下當(dāng)微波信號(hào)的頻率在3 000 MHz以下時(shí)，我們常采用同軸線作饋線，而超過(guò)3 000 MHz時(shí)，同軸線的衰減和不穩(wěn)定性大大增強(qiáng)，無(wú)法正常使用，因此，這時(shí)多采用波導(dǎo)作饋線。波導(dǎo)，就是傳播電磁波的導(dǎo)管，也被稱之為波導(dǎo)管。波導(dǎo)內(nèi)傳輸空間電磁波，固定尺寸的波導(dǎo)內(nèi)只能傳輸一定波長(zhǎng)λ、一定帶寬的電磁波。

2.3 波導(dǎo)元件

波導(dǎo)元件主要有定向耦合器、極化變換器和環(huán)形器等，其作用是分離電波和變換電波極化方式，這樣達(dá)到接收信號(hào)和發(fā)射信號(hào)之間能夠高效傳輸不會(huì)相互干擾的目的。環(huán)形器是一種微波鐵氧體器件，微波信號(hào)在環(huán)形器中呈環(huán)流傳輸。在饋線系統(tǒng)中，環(huán)形器常被用來(lái)當(dāng)作收發(fā)公用器，主要作用是實(shí)現(xiàn)收信、發(fā)信共用一副天線。環(huán)形器在微波饋線系統(tǒng)中也常被用于多波道通訊時(shí)的分并路系統(tǒng)。

此外，還有一些其他波導(dǎo)器件，波導(dǎo)負(fù)載的作用是在矩形波導(dǎo)中裝入一片錐形石墨吸收片，主要用以吸收波導(dǎo)中的電磁波。上下密封節(jié)用來(lái)密封波導(dǎo)管，保持波導(dǎo)內(nèi)的空氣干燥，保證雨水潮氣不要滲入波導(dǎo)內(nèi)部造成損耗。軟波導(dǎo)用以天線小角度的調(diào)整和扭轉(zhuǎn)，波導(dǎo)是由銅管制成，無(wú)法作一些小角度的扭轉(zhuǎn)，尤其是天線尾部，一般由軟波導(dǎo)來(lái)完成這個(gè)任務(wù)。扭波導(dǎo)主要用來(lái)改變電磁波的極化方向。若環(huán)形器輸出信號(hào)的極化方向不是我們需要的極化方向，就可以通過(guò)扭波導(dǎo)來(lái)使極化方向改變90°，滿足我們需要的條件。橢矩變換器是一個(gè)過(guò)渡波導(dǎo)，矩形波導(dǎo)和橢圓波導(dǎo)無(wú)法連接，我們就需要一個(gè)一端是橢圓波導(dǎo)、另一端是矩形波導(dǎo)的過(guò)渡波導(dǎo)來(lái)連通它們。橢矩變換器使得從矩形波導(dǎo)到橢圓波導(dǎo)有一個(gè)良好的銜接過(guò)渡、最小的反射。

3 天饋線系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析及處理方式

3.1 天線方位偏移引起的故障

由于天線長(zhǎng)期在室外工作，常受到大風(fēng)和外力影響，使天線方位偏移或方位角、俯仰角發(fā)生改變，導(dǎo)致發(fā)射和接收信號(hào)能力變差，傳輸質(zhì)量受損。應(yīng)保證天線的方向和位置準(zhǔn)確無(wú)誤，定期校準(zhǔn)天線方位，在日常維護(hù)工作中做好標(biāo)記、及時(shí)定位。此外，還要經(jīng)常測(cè)試天饋線系統(tǒng)主要性能指標(biāo)，盡量防患于未然。

3.2 降雪天氣造成收發(fā)信電平下降

進(jìn)入冬季后的大雪天氣極易導(dǎo)致天線積雪，若天線被安裝在房頂或后面有遮擋物時(shí)尤其明顯。在實(shí)際工作中我們發(fā)現(xiàn)，降雪天氣對(duì)Ku波段天線的影響很大，其雪衰現(xiàn)象顯而易見(jiàn)，發(fā)射和接收信號(hào)增益都伴隨著明顯的衰減現(xiàn)象。特別是在化雪過(guò)程中，天線饋源和主反射面不均勻分布的積雪對(duì)信號(hào)產(chǎn)生不同程度的輻射和吸收，這就嚴(yán)重破壞了衛(wèi)星天線口面場(chǎng)分布函數(shù)的均勻性，會(huì)在降低天線增益的同時(shí)令天線的噪聲溫度有所提升，上行信號(hào)傳輸鏈路的EIRP值或下行接收鏈路的G/T值都會(huì)受到影響而變小，收信儲(chǔ)備電平降低，嚴(yán)重破壞了廣播電視衛(wèi)星信號(hào)的傳輸質(zhì)量。

雪衰對(duì)節(jié)目安全播出的影響顯著，

（）（）及時(shí)去除天線上的積雪非常重要。饋源除雪和主反射面除雪是衛(wèi)星地球站應(yīng)對(duì)天線積雪的有效途徑。饋源除雪就是通過(guò)向饋源口吹熱風(fēng)使落下的雪及時(shí)融化，目前這種方式由于其簡(jiǎn)單、便宜更為普遍。在實(shí)際工作中，我們常常采取兩種簡(jiǎn)單高效的辦法去除天線積雪：一個(gè)是在發(fā)現(xiàn)下雪時(shí)用大功率風(fēng)機(jī)實(shí)時(shí)吹走雪花避免其落在天線反射面上；另一個(gè)是人工作業(yè)，使用高壓水龍頭沖去反射面上的積雪。

3.3 饋線進(jìn)入雨水潮氣加大損耗

饋線進(jìn)水或生銹會(huì)導(dǎo)致波導(dǎo)管內(nèi)壁光潔度變差，損壞波導(dǎo)駐波比，加大損耗，影響信號(hào)正常傳輸，嚴(yán)重時(shí)會(huì)令線路傳輸中斷。饋線進(jìn)水受潮一般由以下幾種情況引起：一是饋線接口密封不嚴(yán)，軟波導(dǎo)橡膠老化、開(kāi)裂，潮濕空氣進(jìn)入波導(dǎo)導(dǎo)致生銹，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)少量或大量積水；二是充氣機(jī)干燥劑由于沒(méi)有及時(shí)更換而失效，導(dǎo)致波導(dǎo)內(nèi)壁生銹；三是天線饋源防護(hù)罩受到破壞，上密封節(jié)有漏氣、漏水現(xiàn)象，在夏季雷雨天氣尤為明顯，雨水從饋源進(jìn)入饋線，導(dǎo)致上行廣播電視節(jié)目信號(hào)劣化。

遇到饋線進(jìn)水受潮的情況，我們通常會(huì)通過(guò)打開(kāi)低端波導(dǎo)耦合口，在高端波導(dǎo)耦合口處鼓風(fēng)的方式吹干潮氣，有效去除雨水。

3.4 波導(dǎo)充氣機(jī)連續(xù)啟動(dòng)

上行天線波導(dǎo)充氣機(jī)連續(xù)啟動(dòng)不停，首先判斷充氣機(jī)是否工作正常，封閉充氣機(jī)排氣孔，看其是否還具備達(dá)到壓力停機(jī)的功能。其次，根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)充氣機(jī)頻繁重啟多是由于波導(dǎo)密閉性差引起，此時(shí)必須及時(shí)檢查，找出泄露點(diǎn)。另外，此時(shí)還應(yīng)檢查天線饋源膜是否存在老化破損現(xiàn)象，若饋源膜受損，應(yīng)及時(shí)更換恢復(fù)正常。

3.5 天線傳動(dòng)軸異響

在日常工作巡機(jī)時(shí)聽(tīng)到天線傳動(dòng)軸異響，經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)天線傳動(dòng)裝置或轉(zhuǎn)軸接觸位置因阻力過(guò)大而發(fā)生摩擦，這種情況主要會(huì)在天線經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用后發(fā)生。此時(shí)，我們應(yīng)及時(shí)給天線傳動(dòng)系統(tǒng)的活動(dòng)支點(diǎn)、軸承、絲杠添加潤(rùn)滑油，認(rèn)真檢查機(jī)械結(jié)構(gòu)以避免傳動(dòng)裝置被摩擦損耗破壞。此外，在日常維護(hù)工作中應(yīng)定期添加潤(rùn)滑油，保證其靈活運(yùn)轉(zhuǎn)自如。

4 結(jié)語(yǔ)

天饋線系統(tǒng)的好壞直接決定著廣播電視衛(wèi)星地球站安全傳輸發(fā)射工作的正常與否，是上下行鏈路高效可靠運(yùn)行的重要保障。有效總結(jié)分析日常工作中遇到的故障類型對(duì)天饋線系統(tǒng)的維護(hù)工作十分重要，我們?cè)谌粘ＴO(shè)備維護(hù)中應(yīng)有計(jì)劃地對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查測(cè)試，排查故障隱患，保證衛(wèi)星地球站天饋線系統(tǒng)高效運(yùn)行。