侯俊東

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高清電視是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，為提高節(jié)目生產(chǎn)能力和節(jié)目質(zhì)量，滿足廣大人民群眾日益提升的視聽需求，更好地展示自治區(qū)成立70年來的成就，內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視局?jǐn)M建設(shè)自治區(qū)蒙漢語高清同播頻道節(jié)目（含15 套廣播節(jié)目）上星傳輸系統(tǒng)，進(jìn)一步提高我區(qū)衛(wèi)視高清節(jié)目在全國范圍的影響力。根據(jù)《廣電總局科技司關(guān)于高清同播頻道衛(wèi)星傳輸有關(guān)工作的通知》（技衛(wèi)字〔2010〕178 號(hào)）中“衛(wèi)視高清同播頻道與衛(wèi)視標(biāo)清頻道分開分別上星傳輸”的要求，在501 臺(tái)實(shí)現(xiàn)高清同播頻道上行傳輸需新建兩面12米口徑C 頻段天線，作為主備天線同時(shí)指向中星6A 衛(wèi)星或中星6C 衛(wèi)星，承擔(dān)2 套高清電視節(jié)目及15 套廣播節(jié)目的上行任務(wù)。

1 現(xiàn)有構(gòu)建物布局

場區(qū)南側(cè)沿東西方向排列三面在播天線，分別是11 米口徑C 頻段天線、12 米口徑C 頻段天線及7.3 米口徑C 頻段天線，均指向中星6B衛(wèi)星，天線俯仰角度（EL） 為42.73°，方位角度（AZ）為5.88°（南偏東）。12 米口徑天線基礎(chǔ)高度為3 米，天線俯仰角為0°時(shí)主面下緣相較基礎(chǔ)高0.5 米。場區(qū)東側(cè)建有一棟樓房，如圖1 所示。

圖1 場區(qū)現(xiàn)有構(gòu)建物布局示意圖

2 新建天線遮擋分析

GY/T5041-2012 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，以天線口面為出發(fā)點(diǎn)向前延伸形成圓柱體的保護(hù)角度為10°，結(jié)合《中國衛(wèi)通用戶地球站入網(wǎng)技術(shù)要求》中規(guī)定的偏移角度為15°，在進(jìn)行天線遮擋分析計(jì)算時(shí)，選取天線指向衛(wèi)星時(shí)的方位角、俯仰角均偏移15°，同時(shí)滿足上述標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求中規(guī)定的保護(hù)角度、偏移角度要求。

2.1 新建天線布局

在在播天線北側(cè)、樓房西側(cè)，按東西向單排排列新建1 天線、新建2 天線，其中，新建1 天線位于東側(cè)，新建2 天線位于西側(cè)，如圖2 所示。

圖2 新建天線布局示意圖

2.2 遮擋物體選取

中星6A 衛(wèi)星、中星6C 衛(wèi)星（待發(fā)射）定點(diǎn)經(jīng)度均大于場區(qū)經(jīng)度，以場區(qū)為參照物，兩顆衛(wèi)星的軌道位置在場區(qū)的東南方向，場區(qū)南側(cè)在播天線、東側(cè)樓房可能對(duì)新建天線的上下行波束產(chǎn)生遮擋。故選取南側(cè)12 米天線和東側(cè)主樓為遮擋物，同時(shí)考慮兩面新建天線相互間的影響進(jìn)行計(jì)算。

2.3 以南側(cè)在播12米天線為基準(zhǔn)遮擋計(jì)算

以新建天線基礎(chǔ)高度與在播12 米口徑天線處于同一水平面，天線立柱等高計(jì)算，因此，其對(duì)新建天線的遮擋高度僅為天線主面在垂直方向的投影高度（h），如圖3 所示，其中，d 為天線口徑，EL 為天線指向衛(wèi)星時(shí)的俯仰角，a 為天線口面與天線下緣水平延長線之間的夾角。

圖3 12 米在播天線指向示意圖

根據(jù)以下公式：

計(jì)算 h 為 8.81 米。

新建天線指向中星6A 衛(wèi)星。

（1）新建天線方位角、俯仰角

新建天線指向125°E 衛(wèi)星，地球站經(jīng)度為111.67°E，地球站緯度為40.75°N。

根據(jù)以下公式：

式中：Δλ—衛(wèi)星定點(diǎn)經(jīng)度-地球站經(jīng)度

φ—地球站緯度

計(jì)算 EL 為 40.94°。

根據(jù)以下公式：

計(jì)算AZ 為20.8°（南偏東）。

（2）新建1 天線主面下緣與在播12 米天線主面上緣垂線的間距

新建1 天線主面下緣與在播12 米天線主面上緣垂線的間距（d1）如圖4 所示，EL 為天線指向衛(wèi)星時(shí)的俯仰角，θ為天線入網(wǎng)偏移角，EL1為天線俯仰偏移角。

圖4 新建1 天線主面下緣與在播12 米天線主面上緣垂線的間距示意圖

新建天線俯仰角度（EL）為40.94°，天線入網(wǎng)時(shí)，按照衛(wèi)星公司相關(guān)要求，新建天線以指向衛(wèi)星時(shí)的俯仰角度為0°，應(yīng)能夠向下最大偏移（θ）15°，因此，天線俯仰偏移角（EL1）取值為25.94°。

根據(jù)以下公式：

計(jì)算 d1為 18.11 米。

（3）新建1 天線左緣與東側(cè)樓房西墻北向延長線的間距

新建1 天線與樓房西墻北向延長線的間距（d2）如圖5 所示，AZ 為天線指向衛(wèi)星時(shí)的俯仰角，θ為天線入網(wǎng)偏移角，AZ1為天線方位偏移角，d2'為新建1 天線左緣與樓房西南角的間距，a1為d2' 線與天線左緣水平延長線之間的夾角，d1'為新建1 天線左緣與樓房南墻西向延長線的間距，d1'' 為在播12 米口徑天線上緣垂線東向延長線與樓房南墻西向延長線間距。

圖5 新建1 天線與樓房西墻北向延長線的間距示意圖

新建1 天線方位角（AZ）為20.8°，天線入網(wǎng)時(shí)，按照衛(wèi)星公司相關(guān)要求，新建天線以指向衛(wèi)星時(shí)的方位角度為0°，應(yīng)能夠向東最大偏移（θ） 15°，因此，方位角（AZ1） 取值為35.8°。

如圖1 所示，經(jīng)測(cè)量、計(jì)算在播12 米口徑天線上緣垂線東向延長線與樓房南墻間距d1'' 為3.85米，根據(jù)以下公式：

計(jì)算 d1’為 14.26 米。

根據(jù)以下公式：

計(jì)算 d2’ 為 17.58 米。

根據(jù)以下公式：

計(jì)算a1為54.2°。

根據(jù)以下公式：

計(jì)算 d2為 10.28 米。

（4）新建2天線左緣與新建1天線右緣的間距

新建2 天線左緣與新建1 天線右緣的間距（d3）如圖6 所示，其中AZ、AZ’為天線指向衛(wèi)星時(shí)的俯仰角，θ、θ’為天線入網(wǎng)偏移角，a1、a1’為天線方位偏移角與天線主面左緣連線的夾角，a2為新建2 天線主面左緣與新建1 天線主面右緣連線的夾角，d’為新建1 天線主面右緣與天線主面左緣連線垂線。

圖6 新建2 天線左緣與新建1 天線右緣的間距示意圖

新建1 天線方位角（AZ）為20.8°，向東最大偏移（θ）15°，根據(jù)以下公式：

計(jì)算a1為54.2°。

根據(jù)以下公式：

計(jì)算a2為20.8°。

根據(jù)以下公式：

計(jì)算d’為4.26 米。

新建2 天線位于新建1 天線西側(cè)，在新建2 天線入網(wǎng)時(shí)，按照衛(wèi)星公司相關(guān)要求，新建2 天線以指向衛(wèi)星時(shí)的方位角度為0°，應(yīng)能夠向東最大偏移15°，因此a1’與a1取值相同，為54.2°。

計(jì)算 d3為 3.07 米。

同理，新建天線指向中星6C 衛(wèi)星（130°E）時(shí)，計(jì)算新建天線指向衛(wèi)星俯仰角（EL） 為39.27°，方位角（AZ）為29.08°（南偏東）。

新建1 天線主面下緣與在播12 米天線主面上緣垂線的間距d1為19.54 米。

新建1 天線左緣與東側(cè)樓房西墻北向延長線的間距 d2為 15.19 米。

新建2 天線左緣與新建1 天線右緣的間距d3為5.65 米。

2.4 以東側(cè)樓房為基準(zhǔn)

新建天線指向中星6A 衛(wèi)星（125°E）。

（1）東側(cè)樓房遮擋高度

根據(jù)2.3 計(jì)算結(jié)果，新建天線EL 為40.94°，AZ 為20.8°（南偏東）。新建1 天線位于東側(cè)，距離樓房最近。新建2 天線與樓房的間距大于新建1天線與樓房的間距，若樓房對(duì)新建1 天線沒有遮擋，對(duì)新建2 天線也不會(huì)造成遮擋。

新建1 天線主面下緣高度：

新建1 天線主面下緣高度（h4）如圖7 所示，其中，d 天線口徑，h 為新建1 天線主面在垂直方向的投影高度，h1為天線指向衛(wèi)星后主面下緣相較俯仰角為0°狀態(tài)時(shí)的抬升高度，h2為天線俯仰角為0°時(shí)主面下緣相較基礎(chǔ)高0.5 米，h3為天線基礎(chǔ)高度。

圖7 新建1 天線下緣高度示意圖

根據(jù)以下公式：

計(jì)算 h 為 9.06 米。

根據(jù)以下公式：

計(jì)算 h1為 1.47 米。

12 米口徑天線基礎(chǔ)高度（h3）為3 米，天線俯仰角為0°時(shí)主面下緣相較基礎(chǔ)高度（h2）為0.5米，根據(jù)以下公式：

計(jì)算 h4為 4.97 米。

樓房遮擋高度：

經(jīng)人工對(duì)現(xiàn)有樓體高度測(cè)量，并估算“平改坡”高度，樓房高度為21 米。

根據(jù)上述計(jì)算，樓房對(duì)新建天線1 的遮擋高度（h5）為：

21-4.97=16.03（米）

（2）新建1 天線主面下緣與東側(cè)樓房西北角的間距

新建1 天線主面下緣高度與樓房西北角的間距（d1）如圖8 所示，EL 為天線指向衛(wèi)星時(shí)的俯仰角，θ為天線入網(wǎng)偏移角，EL1為天線俯仰偏移角，h5為樓房遮擋高度。

新建天線俯仰角度（EL）為40.94°，天線入網(wǎng)時(shí)，按照衛(wèi)星公司相關(guān)要求，新建天線以指向衛(wèi)星時(shí)的俯仰角度為0°，應(yīng)能夠向下最大偏移（θ）15°，根據(jù)以下公式：

計(jì)算EL1為25.94°。

根據(jù)以下公式：

計(jì)算 d1為 32.95 米。

圖8 新建1 天線主面下緣與樓房西北角的間距示意圖

（3）新建1 天線下緣與東側(cè)樓房西墻北向延長線的間距

新建1 天線下緣與樓房西墻北向延長線的間距（d2）如圖9 所示，其中，d1為天線主面下緣與樓房西北角的間距，AZ為天線指向衛(wèi)星時(shí)的方位角。

新建 1 天線方位角 （AZ） 為 20.8° （南偏東），根據(jù)以下公式：

計(jì)算 a 為 69.2°。

根據(jù)以下公式：

計(jì)算 d2為 11.7 米。

（4）新建1 天線下緣與東側(cè)樓房北側(cè)西向延長線的間距

新建1 天線下緣與樓房西墻北向延長線的間距（d3’）如圖9 所示。

圖9 新建1 天線下緣與樓房西墻北向延長線的間距示意圖

新建 1 天線方位角 （AZ） 為 20.8° （南偏東），根據(jù)以下公式：

計(jì)算d3’為30.8 米。

（5）新建2天線左緣與新建1天線右緣的間距

計(jì)算過程參見2.3（4）節(jié)。

新建2 天線左緣與新建1 天線右緣的間距（d3） 為 3.07 米。

同理，新建天線指向中星6C 衛(wèi)星（130°E）時(shí)，計(jì)算新建天線指向衛(wèi)星俯仰角（EL） 為39.27°，方位角（AZ）為29.08°（南偏東）。

新建1 天線主面下緣與東側(cè)樓房西北角的間距 d1為 35.8 米。

新建1 天線左緣與東側(cè)樓房西墻北向延長線的間距 d2為 17.4 米。

新建1 天線下緣與東側(cè)樓房北側(cè)西向延長線的間距d3’為31.29 米。

新建2 天線左緣與新建1 天線右緣的間距d3為5.65 米。

2.5 新建天線間距數(shù)據(jù)匯總

新建天線間距數(shù)據(jù)匯總表

據(jù)匯總數(shù)據(jù)顯示：新建1 天線主面下緣與在播12 米天線主面上緣垂線的間距保持19.54 米，同時(shí)，新建1 天線左緣與東側(cè)樓房西墻北向延長線間距保持17.4 米，新建1 天線下緣與東側(cè)樓房北側(cè)西向延長線的間距保持31.29 米，新建2 天線左緣與新建1 天線右緣的間距保持5.65 米的間距，即可以無遮擋地指向中星6A、中星6C 衛(wèi)星，同時(shí)滿足保護(hù)角度、偏移角度要求。

結(jié) 語

在現(xiàn)有面積為59.7 米53.5 米的天線場地上建設(shè)兩面12 米口徑C 頻段天線理論上可行。在工程實(shí)施前，需天線廠家根據(jù)天線作業(yè)場地要求、功放室建設(shè)場地要求及地勘等因素，進(jìn)一步確定兩面天線的具體建設(shè)位置。