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1、12 米 C 波段卫星发射天线技术指标、调整和测试陈武钊广东省广播电视卫星地球站摘要：卫星发射天线是广播电视节目发射和接收的重要室外单元，如何掌握卫星天线的技术指标，熟悉卫星天线的调整和测试非常重要。 本文结合作者多年来的工作经验，介绍 C 波段 12 米天线的技术指标、调整和测试，供同行参考。关键词：卫星天线 技术指标调整测试随着广播电视事业的发展，卫星广播电视已经成为广播电视传输覆盖网的重要组成部分，成为广大受 众获取广播电视节目信息及多媒体通信业务的重要 渠道之一。 而卫星发射天线是无线电波接收和发射的 窗口，因此，掌握天线发射技术是我们合理使用和维 护天线设备，不间断、高质量地将广播电
2、视节目信号 优质安全地进行传输的一个重要环节。常用卫星发射天线1图 1 标准卡塞格伦天线由于传输系统使用的上行链路输入输出信号均经天线进行传输来完成，所以一般卫星发射天线都有 可逆性功能。 即一副发射天线既可将上行链路高功放 输出的高频电流经馈管输送到天线转为电磁波，向特 定的卫星发射信号，也可作为接收天线将所选用无线 电波接收下来转为高频电流经馈线输送至 LNA 做多 功能之用，卫星发射天线一般有六种常用面天线。（1）标准卡塞格伦偏天线其天线的主面为旋转抛物面， 副面为旋转双曲 面，抛物面焦点与双曲面的虚焦点重合，双曲面的焦 点与馈源的相位中心重合，并三件共轴，见图 1。（2）标准格里高利天
3、线其主面是旋转抛物面，副面为旋转椭圆，椭圆面 的一个焦点与旋转抛物面焦点重合，椭圆面的另一个 焦点与馈源的相位中心重合，见图 2。图 2 标准格里高利天线（3）标准双偏馈天线主面为旋转抛物面的一部分， 副面是旋转椭圆 面。 此天线副瓣低且效率高，但成本高，由于其价格是 对称天线的三倍左右，所以实际应用不是很多。 尤其有线电视技术卫星广播图 3 标准双偏馈天线图 5 偏置前馈天线图 6 前馈抛物面天线复用的 4 端口馈源，由于其结构复杂且重量大，馈线较长，所以，现已不适用了。 标准环焦天线由于其结构 原因，一般适用于 D 100 的中小型天线。 而标准双 偏馈天线虽然效率高，但成本也高，且设计难
4、度也大， 特别是在 D 100 的大型天线中很少使用。 在 D 100 的大型天线中，一般选用最广泛的是修正型卡塞格伦天线和修正型格里高利天线。 广播电视卫星地球 站使用的一般是修正型格里高利天线，下面以我站的 C 波段 12m 格里高利天线为例， 介绍其主要技术指 标、调整及测试。图 4标准环焦天线是在大口径天线的应用方面受到一定的限制，见图 3。（4）标准环焦天线其主面为偏轴旋转抛物面， 副面为组合旋转椭圆 面。 由于旋转抛物面的焦点为一圆环，所以被称为环焦 天线。 椭圆面焦点与馈源喇叭相位中心重合。 见图 4。（5）偏置前馈天线主面为抛物面天线的一部分， 因为天线无遮挡， 所以其效率较高
5、。 由于对称性较差，因此，其交叉极化 也 较 差 ， 此天线常用于数据 通 信 及 Ku 频 段 作 为 TVRO 天线。 见图 5。（6）前馈抛物面天线天线面为旋转抛物面， 其焦距为 F， 馈源放在抛 物面的焦点上，见图 6。 此种天线常应用于卫星接收 天线，也可做 VISTA 天线使用。以上常用的六种天线，其中后两种前馈天线的应 用仅适用于 TVRO 或简单的 VISTA 天线。 对于频率格里高利天线的技术指标2（1）工作频率Rx(接收)：36254200MHzTx(发射)：58506425MHz（2）效率Cband Rx：70 Tx：652011 年第 7 期（总第 259 期）有线电视
6、技术卫星广播（3）端口隔离双圆极化格里高利天线的调整3双线极化30dB30dB85dBRxRx：TxTx：TxRx：20dB20dB85dB（1）极化角的调整通过频谱仪监测接收到的信号，将天线对准所工 作的卫星，卫星组织强制性规定极化隔离应调整至小 于35dB，为了调整馈源极化，在线极化网络圆波导旋 面有活动法兰，可使其转动并调整，其步骤为：首先天线对准卫星， 调整到接收信号最强的位 置，在卫星公司的配合下，按规定发射出一信号。其次松开活动法兰上的连接螺钉，慢慢转动网络 圆波导，卫星公司监测接收到反极化信号，直到满足小 于35dB 的要求。 若调整时反极化电平达不到35dB， 可微调天线的方位
7、角和俯仰角， 以改善天线的极化电 平。天线的方位角和俯仰角的计算公式为：（4）馈源损耗Rx03dB Tx02dB（5）电压驻波比 双园极化双线极化131Rx、Tx1251（6）噪声温度ELTA552K1042K2034K（7）线极化交叉极化隔离度对双圆极化：圆极化电压轴比106（05dB）对双线极化：交叉极化隔离度35dB（轴向）交叉极化隔离度30dB （1dB 点）线极化面45可调（手动或电动）（8）方向图第一旁瓣：14dBAZ180arctan tan覫 sincoscosa r2ELarctan22姨1cos 覫cos 式中： 为地球站经度； 为地球站纬度； 为卫星定位经度；a 为地球半
8、径(6378km)；r 为卫星到地心距离(42218km)。调整天线角度后如反极化电平仍无改善，可检查 圆波导连接处是否对齐， 否则重新连接对齐圆波导； 检查喇叭口面是否有水珠或不干净，若有应用干净布 擦净； 检查副面反射面相对于喇叭口是否对称安装。 如圆波导椭圆引起反极化电平差，可在圆波导上沿圆 周方向加压椭件，每次试着压椭圆波导，根据反极化 电平变化确定某一合适位置，直至调到反极化电平满 足要求。 每次压椭时用力不能太猛，才不会压坏圆波 导。（2）副面调整为了获得低于14dB 的第一旁瓣而且较为对称(两旁瓣相差 2dB 以内)，可按下列方法进行调整：首先根据理论数据查副面相对于喇叭口面的距
9、 离以及副面相对于喇叭口面的对称度(误差2mm)。其次根据测得的方向图调整副反射面，若两旁瓣 之间相差 4dB，可以副面左侧向天线里调整， 副面右侧向天线外调整，直至调整到使两旁瓣较为对称。 根 据以往的经验，C 波段天线每调整 1mm 可改变 1dB，远旁瓣及 90旁瓣满足如下包络标准）：当 D 100 时：（FCC 或 CCIR2925lg3225lg10dBi120dBi 2048dBi 48180当 D 100 时：4910lgD 25lg5210lgD 25lg10（9）G T 值dBidBi dBi120204848180Rx:524720lg（F 4）dBiTx:556820lg
10、（F 6）dBi（10）波导接口波导接口的技术标准为： Rx：CPR229GCPR229F（相当国际标准 BJ40） Tx：CPR137GCPR137F（相当国际标准 BJ40）或 CPR159G，CPR159F（相当国际标准 BJ40）（11）跟踪精度及跟踪方式跟 踪 精 度1 10 波 束 宽 度 （rms）， 可 用 步 进 跟 踪方式，当跟踪精度1 10 波束宽度（rms）时，则必须用宽脉冲跟踪。262011 年第 7 期（总第 259 期）有线电视技术卫星广播图 7噪声温度随天线的仰角的变化而变化副面偏转比平移更影响旁瓣的对称性，平移后要锁紧调整螺钉。如没有零深，虽然副面顶点距离喇叭
11、口上面的尺 寸符合理论数据，但有可能是天线主面装配误差而影 响了零深， 此时可纵向调整副反射面，C 波段天线可 再次调整 34mm。 调整完毕应紧固所有调整螺钉。一般发射馈线均采用椭圆波导，而椭圆波导的两端均有椭矩过渡。 在椭矩过渡上一般有调配螺钉，如 发现电压驻波比偏大， 则调整螺钉使 HPA 的反射功 率最小，此时可得到最佳的驻波比。 我们在使用中，也 是使用某种频率，只要把使用的一般频率测量满足要 求，高功放的使用不会有问题。（3）接收噪声温度的测量天线接收噪声温度随天线仰角的变化而变化，其 测量框图见图 7。测量时必须在晴天、微风情况下进行，而且天线的仰角必须在 2以下，其测量方法为：
12、将天线转到开 阔空间，仰角 10，开关 K 转到常温负载上，在频谱仪 上读出噪声电平 A1，把开关打到待测天线，频谱仪读 数为 A2，则 Y(A1A2)dB，并读出此时温度计温度 T (C)，用下式计算：格里高利天线的测试4（1）馈源极化的测量在调极化面时应从交叉极化通道来调，因为此通 道灵敏度较高。 如果以主极化来调极化面，由于其最 大值处比较平坦，且信号会跳动，调整时很费时间。 线 极化工作时，通常发射为垂直极化，接收为水平极化。 由于不同地域对准卫星时的极化存在不同的极化倾 角，所以要精确计算其所在地域地球站要调天线的极 化角。 双线极化工作时，线极化角的计算如下：273tTLNA TL
13、TaTLNA TLY其中 TLNA 为 LNA 的噪声温度，TL 为附加馈线引入的噪声温度，一般数值很小，t 为 LNA 环境温度。 此 时，天线系数的噪声温度为 TS（TaTLNATL）。以上公式也可算出 G T 值。即：G TG10lgTs（4）接收增益估算一般天线入网时不测天线接收增益这一项指标（但使用中应列出地球站测试指标）。 但有些移动站或 小型通讯站中， 又不能用射电星来测量，G T 值可以用简单的方法测量： 首先用信标分别测量出 2 角度内的方位和俯仰方向图， 并设 2 角度所用 扫描时间为 T，3dB 波束宽度的扫描时间为T，天线 对准卫星的仰角为 E1。 则：05AZT T
14、cosE1 05ELT T 得出天线增益 G 为：G10lg 2700031000 蒉1 sin ctg tg222 1 21（ra R ）（cos cosa R ）22 1 2其中 R（r 2racos cosa ） 当 0 时，从天线后面往前面看顺时针转动 度；当 0 时，从天线后面往前面看逆时针转动 度。（2）发射通道电压驻波比的测量四端口频率复用馈源技术指标的好与否，决定了 天线电压驻波比的好与否。 现介绍一种简易有效的测 量方法：就是用 HPA 来测量发射通道的电压驻波比。 读取高功放的发射功率和反射功率， 设发射功率为P，反射功率为P，则电压反射系数为： P 姨P其发射通道的电压驻波比 VSWR 为：VSWR（1） （1）05AZ 05EL2011 年第 7 期（总第 259 期）27
