衛星天線

衛星天線

衛星天線就是常說的大鍋,是一個金屬拋物面,負責將衛星信號反射到位於焦點處的饋源和高頻頭內。衛星天線的作用是收集由衛星傳來的微弱信號,並儘可能去除雜訊。大多數天線通常是拋物面狀的,也有一些多焦點天線是由球面和拋物面組合而成。衛星信號通過拋物面天線的反射後集中到它的焦點處。

基本介紹

  • 中文名:衛星天線
  • 外文名:Satellite antenna
  • 功能:收集由衛星傳來的微弱信號
  • 分類:正饋和偏饋
  • 組成:天線、饋源、高頻頭、衛星接收機 
  • 規定:衛星電視廣播地面接收器管理規定 
  • 未來:衛星電視與寬頻多媒體結合
條例規定,功用,分類,類型,組成,安裝調試,發展,結構分類,

條例規定

衛星天線衛星天線
根據( 中華人民共和國國務院令第129號) 第九條規定:個人不得安裝和使用衛星地面接收設施。 如有特殊情況,個人確實需要安裝和使用衛星地面接收設施並符合國務院廣播電影電視行政部門規定的許可條件的,必須向所在單位提出申請,經當地縣、市人民政府廣播電視行政部門同意後報省、自治區、直轄市人民政府廣播電視行政部門審批。 第十一條第二款規定: 違反本規定,擅自安裝和使用衛星地面接收設施的,由廣播電視行政部門沒收其安裝和使用的衛星地面接收設施,對個人可以並處五千元以下的罰款,對單位可以並處五萬元以下的罰款。 可見,個人擅自安裝衛星天線是違法行為。一經發現,不僅天線會被沒收,而且可以處五千元以下的罰款。當然,有特殊情況,而且按法定程式經由廣播電視行政主管部門批准者除外。

功用

一般來說,天線口徑越大,節目的信號越強,接收質量越高。但考慮到成本、安裝等因素,用戶要求天線口徑越小越好。如亞洲3S上C波段國內數位元組目只須1.5M或更小的中衛天線即可接收到高畫質圖像和伴音。而Ku波段的節目,像韓星這樣的直播衛星只須0.6M甚至0.35M的中衛偏饋天線就可以。usb電視盒接收同樣的節目,有些不同品牌、同樣尺寸的天線卻無法勝任,原因是天線的質量和精度不高,導致效率低,增益低,因此選擇衛星天線的時候一定要選擇中衛天線這樣質量可靠,工藝精良, 精度高的名牌大廠的產品。一面優質的衛星天線要求製作精度高,表面耐腐蝕,抗風能力強,效率高,增益高,經久耐用。在發燒友和眾多用戶中,台灣中衛天線以同樣價格上最好的質量;同樣的質量上最低的價格被公認為普及型優質產品,南方一位個人用戶買的一面1.5M中衛天線,歷經大雨和暴風的侵襲至今表面烤漆絲毫無損,毫無變形,完好如初。

分類

衛星天線可分為正饋和偏饋兩種。
正饋就是我們常說的大鍋,接收C波段節目。
偏饋也叫小鍋,接收Ku節目的。
C波段天線有1.35、1.5、1.8、2.1、2.4M等各種規格,在東北地區這幾種規格完全可以滿足接收國內所有頻道以及鳳凰衛視、CNN、BBC、NHK等國際著名頻道的需要。美國駐瀋陽總領事館等一批重要外國駐沈機構以及大的星級賓館也在使用中衛天線,其質量受到了用戶的肯定。Ku天線,常用規格有0.35、0.45、0.6、0.75、0.8、0.9、1.0、1.2、1.5M等,完全可以滿足東北地區個人、有線電視台站以及"村村通"工程的需求。同正饋天線不同,偏饋天線外形呈橢圓形,表面弧度較淺、採用正裝方式時仰角較正饋低20度左右。

類型

中心聚焦衛星天線
中心聚焦衛星天線一般稱為正焦天線,又稱拋物線天線,不論深淺,其天線盤
面弧度皆呈拋物線。中心焦天線特徵為盤面正圓,高頻頭(LNB)置於天線的中央焦點。
衛星天線衛星天線
正焦天線依其焦點位置又可分為深碟與淺碟,相同尺寸的天線如果聚焦越短則盤面越深、聚焦越長盤面越淺,如問那一種比較好用,則是各有各的優缺點。
正焦天線尋找衛星,通常只要知道該衛星當地的接收仰角,把仰角器置於天線正中央加以調整仰度,再搭配指南針與衛星信號測試儀器很容易就可以找到你要的衛星。當你定位完成時,此時盤面中央、高頻頭(LNB)及3萬6千公里的衛星是成一直線的。
FRP一體成型衛星天線
FRP天線是由玻璃纖維製成。纖維內層夾置錫箔以作為衛星訊號反射。由於天線體積龐大,製作過程通常在模具上使用純手工來製作。
此天線由於是一體成型。所以可以保證有絕對的真圓度及拋物曲面的精準度。完全避開組合型天線因組合不當。而導致"側瓣"或"多焦"的困擾。
因精準度高於一般的組合型天線,固本天線特別適合需要高增益的KU頻衛星接收。
一體成型天線的特點是高增益且天線的增益品質劃一,以有別於組合型天線增益品質需視工程人員施工的心情而定。缺點是:因是一體成型。
所以在運送及高樓作業上上有一定的難度。
FRP天線可用來接收C與Ku頻段衛星信號。一般運用在有線電視系統、TVRO及衛星通訊系統相關製造業。
由於FRP天線堅固耐用。國內有線電視系統。從早期至今約有九成使用過此類型天線。
網狀天線鋁網模成型壓,天線的結構和曲率的精度完全取決於骨架的成型,天線的組合施工也會對準度有相當的影響,故對天線組合技師的專業組合技術要求很高。
此類型天線因受制於天線曲率精準度。所以較常使用在頻率較低的C頻段衛星接收。在天線的使用上以有線電視系統、TVRO及個人接收為主。
模具衝壓成型鐵盤天線
鐵盤天線是個人接收中使用率最高的一種。它可分偏焦一體成型、中心焦一體成型及中心焦多片組合。鐵盤一體成型天線尺寸從35cm-180cm不等。
一般可用來接收Ku頻段衛星。160cm-180cm天線可視衛星功率大小來收C頻段衛星。一體成型天線價格便宜好安裝且信號增益穩定。
唯一缺點是100cm以上搬運比較不方便。鐵盤多片組合天線尺寸從160cm-240cm不等。一般適用於C頻段衛星接收。如用來接收Ku頻。則效果不太理想。
鐵盤天線是使用鍍鋅鋼板再加上模具衝壓成型。可大量生產。因此價格比較便宜。
組合型SNC衛星天線
SNC衛星天線是使用玻璃纖維做原料。再加上模具加熱所成型。內部並夾著一層不銹鋼鐵絲網。用來反射衛星信號。
SNC天線可用來接收C和Ku衛星訊號。但在接收Ku頻時。需特別注意各片天線組合時盤面間是否有高低落差及盤面間是否平整,因為些微的差距會導致天線整體效率變差。SNC衛星天線通常使用在有線電視系統及特殊通訊業務上。
1、極軸鏈條式天線
極軸天線又稱同步帶天線,何謂同步帶?就是赤道上空3萬6千公里環繞地球一圈所形成的衛星帶,同步衛星便在同步帶上以相隔2-3度環繞著地球而同步帶天線為何又稱極軸天線?我們假設天線位於北半球的任何緯度,當你的天線已修正到所有同步衛星都可接收到時,此時天線的極軸角是正對北極星,輔助仰角是與地軸相互平行,所以同步帶天線又稱極軸天線。
此天線是由一組36V直流步進馬達驅動變速齒輪組再加上鏈條所組合而成的推動系統,此系統並由定位器來控制。定位器可輸出天線所需求的36V,並可記憶所收尋到的衛星位址。當天線要移動到別顆衛星時。只需輸入這顆衛星代號。天線將自動移到此衛星。
架設此系統需要有相當豐富的接收經驗才架設的來,因為在不同的緯度所看到的同步帶曲率是不一樣。且牽連到天線本身的極軸角、方位角及輔助仰角而錯一樣就無法完整追蹤到同步帶
2、單推桿極軸天線
單推桿極軸天線其功能與操作設定方式和鏈條極軸天線一樣,推桿天線為早期TVRO所使用的一種極軸天線,現今在東南亞國家的個人接收戶,也常使用此類天線接收2-3顆衛星。
如果使用推桿來接收整個同步帶的衛星,驅動天線在接收極東或極西衛星時,天線會有抖動、跳躍或卡死的現象(這時天線正處在負荷最大的位置,加上推桿的作用力正處在結構的最末端,所以會產生作用力不足的現象)所以此系統已逐漸被鏈條式驅動天線所取代。
3、仰角方位式驅動天線
仰角方位式驅動天線是使用1-2支36V仰角步進馬達推桿及一組36V方位步進馬達,當天線在更換接收衛星時,仰角及方位馬達會輪替驅動,所以天線行走的路線會成鋸齒狀。
仰角方位天線在初期安裝設定時並不會像極軸天線一樣困難,剛開始設定必須先把要接收的衛星以仰角及方位的移動加以定位及記憶,日後更換衛星時只需輸入代碼即可。
由於此系統行走的路線並不是完全符契約步軌道,當有新的衛星在同步軌道傳送信號時,此系統將很難察覺。
4、自動衛星跟蹤天線
自動衛星跟蹤天線廣泛套用于海洋船舶,是由伺服驅動馬達驅動天線運動,以便可以在運動中一直保持對衛星的跟蹤。為了能夠準切的計算出相應的水平角,仰角,極化角,必須要有一個準確的方向標,這個方向標是由天線內置的羅經提供準確的數據,或者是通過設備接口連線外部羅經。然後經過天線系統計算得出正確的數值,然後系統通過驅動伺服驅動器使天線準確的定位。這種天線也是當前最複雜要求技術最高的天線。
國內首款車載衛星接收天線,該天線具有尺寸小,增益較高,重量輕,穩定性強,抗抖動等特點。在時速200公里的抖動路面也可以穩定接收。內部的關鍵元件為韓國原廠進口。可以適應所有陸上車輛安裝低廉的價格,高性價比,使你的愛車動中接收衛星電視成為可
6、平板衛星天線
平板衛星天線興起,主要得益於中國直播衛星的發射,平板衛星天線最主要的特徵是內置高頻頭,即高頻頭是與天線是一體化的。其好處是天線小最小達到了18厘米直徑,比上面的任何種的天線都要小,安裝要求簡單,方便攜帶和野外作業。

組成

衛星電視接收系統是由:拋物面天線、饋源、高頻頭、衛星接收機組成一套完整的衛星接收站。
拋物面天線
拋物面天線是把星空的衛星信號能量反射會聚成一個焦點。
饋源
饋源是在拋物面天線的焦點處設定一個聚衛星信號的喇叭,稱為饋源,意思是饋送能量的源,要求將會聚到焦點的能量全部收集起來。前饋式衛星接收天線基本上用大張角波紋饋源。
高頻頭
高頻頭(LNB亦稱降頻器)是將饋源送來的衛星信號進行降頻和信號放大然後傳送至衛星接收機。高頻頭的噪聲度數越低越好。
衛星接收機
衛星接收機是將高頻頭輸送來的衛星信號進行解調,解調出衛星電視圖像信號和伴音信號。
衛星廣播電視信號的極化方式。
衛星電視信號的極化方式有四種:右旋圓極化、左旋圓極化、垂直極化和水平極化。因前兩種極化不常用,現只介紹垂直極化(V)和水平線極化(H)的接收方式。
垂直極化和水平極化的接收,是改變饋源的矩形(長方形)波導口方向來確定接收的是垂直極化或水平極化。當矩形波導口的長邊平行於地面時接收的是垂直極化。垂直於地面時接收的是水平極化。極化方向(極化角)又因為地而異有所偏差。因為地球是個球體,而衛星信號的下行波束卻是水平直線傳播,這就造成不同方位角所接收的同一極化信號有所不同,所以地理位置不同,所接收的信號極化方向也有所偏差。饋源的長形波導口(極化方向)將不完全垂直或水平於地面。調整極化方向時應注意這一點。

安裝調試

安裝固定
安裝拋物面天線時,一般按廠家提供結構圖安裝。各廠家的天線結構都是大同小異基本相同。天線的結構反射板有整體成形和分瓣兩種(2M以上的反射板基本為分瓣),腳架主要有立柱腳架和三腳架兩種(立柱腳架較為常見),個別一點八米以下腳架為臥式腳架。
以下是基本安裝步驟:
臥式腳架裝在已準備好的基座上,校正水平,然後堅固腳架鐵絲及焊接固定(臥式腳架須先調好方位角後方可固定腳架)。
裝上方位托盤和仰角調節螺桿。
依順序將反射板的加強支架和反射板裝在反射板托盤上,在反射板與反射板相聯接時稍為固定即可暫不緊固,等全部裝上後,調整板面平整再將全部螺絲堅固。這裡 提起注意的是分瓣反射板有些廠家是無順序的可隨意拼裝,但有些三瓣是有安裝饋源支桿的安裝點,這三瓣須三分安裝在裡面,否則饋源支架裝上後不對稱饋源與天線的反射焦點不能重合影響信號增益甚至收不到信號。整體成形的反射板裝上托盤架後直接將反射板裝在方位托架上即可。
裝上饋源支架,饋源固定盤。
饋源、高頻頭的安裝與調整:把饋源和高頻頭和連線其矩形波導口必須對準、對齊、波導口內則要平整,兩波導口之間加密封圈,擰緊螺絲防止滲水,將連線好的饋源高頻頭裝在饋源固定盤上,對準拋物面天線中心位置集中焦點。
介紹一種計算天線焦距簡單計算方法:
根據物面天線焦距比公式:F/D≈0.34~0.4,現以3M天線為例計算其焦距F=3Ⅹ0.35+0.15=1.2(米),式中0.15為修正值。3M 天線焦距為1.2米。
衛星天線尋找信號的方法
對於一般衛視愛好者來說,由於沒有傾角儀、尋星器等專業調星工具,因此感到調整天線尋星是一件非常棘手的事。這裡根據筆者的經驗介紹一種沒有儀器的尋星方法。
1、基礎知識
1)首先確定正南的大體位置,可用細線懸掛一根帶磁性的縫紉針加以判別。
2)再確定天線指向的大致方位。如果衛星的靜止軌道位置和接收點經度相同,天線指向為正南方;如果衛星軌道位置小於接收點經度,天線則指向正南偏西;如果衛星軌道位置大於接收點經度,天線就指向正南偏東。中國大地處於北半球,正東和正西方向為調整天線的極限位置,天線都是指向南邊的。
3)尋星指導思想:至少要了解該顆星一個正常使用的轉發器的下行頻率,極性。最好能知道該星功率最大的轉發器參數,以它作引導,對星容易成功,再知道功率最弱但能夠接收到的轉發器參數,以它作校正,使得天線能夠精確地對準衛星。
2、具體方法
現以同洲CDVB3188C型衛星接收機(V8.9版本),尋找亞洲3S衛星為例:
1)給衛星接收機輸入接收參數。在開始選單里[設定轉發器]中[添加新轉發器]欄目里添加陽光衛視的下行頻率:4094,極化: 水平。
2)粗調天線
天線固定在你認為正確的位置上,LNB的極化角置於任意位置,然後將天線仰角從最小位置慢慢向70°度方向調整,在調整過程中要觀察監視器畫面上的[強度]數值的高低,如果數值有增大的跡象,就應把天線調到最佳點,再調方位角。如果數值沒有增大的跡象,就將天線向東或向西調整到一適中角度再觀察。一般在所確定的範圍內更換三,四個角度即可對準。愛好者可據此推出所要移動角度的大小,如一個方向收不到,可向另一個方向繼續調整。如還搜尋不到,就將LNB旋轉90度後再按照以上步驟搜尋。注意調整時,應緩慢均勻移動天線,因為數字衛星接收機有一個解調運算過程。一但指向正確時,機器會自動算出該轉發器符號率。並且信號品質[Eb/No]有數值出現,說明對星成功。
3)精調天線
再輸入衛星上功率最弱但能夠接收到的轉發器參數。如輸入4000 H 26850 《鳳凰衛視》一組,緩慢均勻地對仰角,方位角和極化角進行再次微調,直至信號品質[Eb/No]顯示數值最大,說明對星精確。即可完成亞洲3S衛星的尋找。
室內衛星天線接收增益方法
在室內接收衛星電視信號是比較困難的,以收視率較高的76.5E亞太2R為例,相信大部分地區在室內都可以收到信號較強的幾組頻率, 而12278和12308這兩組弱信號就難順利下載了,在進行大量的試驗後,總結了以下幾點收視經驗供參考。
1、玻璃對信號的影響
玻璃對信號的影響很大,建議更換為2 ~ 3.5mm厚的有機玻璃在採用白板玻璃、中空玻璃、寶石藍(綠)玻璃等不同用戶家中進行試驗,其中帶顏色的玻璃對信號的阻擋最為嚴重,用75cm天線均不能 下載12278MHZ和12308MHZ兩組信號,把玻璃更換為2.5 ~ 3mm厚的有機玻璃後,12278可下載,但12308仍不能下載。
2、高頻頭的選用和調整
高頻頭的選用和調整很重要,將窗玻璃更換為有機玻璃後,採用中衛75cm天線、百勝接收機,試用了不同本振的幾種牌號高頻頭,其中ASK10750高頻頭較為理想。首先仔細調整好高頻頭的極化角至最佳處,此時12278信噪比為5.2 ~ 5.4dB,可下載,12308的信噪比為4.8 ~ 4.9dB,無圖像,有斷續聲音。接下來需做進一步的調整:將高頻頭支座與支桿的固定螺栓鬆開,以高頻頭及支座不掉下為準,為調整方便可將支座的螺栓安裝孔擴至7mm。慢慢地降低高頻頭的仰角,可以觀察到12278的信噪比逐漸增大,在最大處(5.3 ~ 5.85dB)停下,換至12308,信噪比最大處(5.3 ~ 5.45dB),這時圖象流暢,無閃爍、中斷現象。固定的方法是:找一根橡皮圈套住高頻頭,另一端綁在支桿上,將高頻頭拉低,慢慢上緊固定螺栓,使高頻頭漸漸仰起調至最大分貝值即可。用此方法對中衛60cm天線調整可提高信噪比約(0.2 ~ 0.3dB)。
3、天線鍋面的挑選
天線鍋面的挑選不容忽視,換用不同的鍋面(指中衛天線),發現信噪比相差達0.2 ~ 0.8dB,所以,在選購時應進行挑選,方法如下:將鍋面放平,對準陽光、燈光等光亮處,從側面看鍋面應大面積泛著白光,而4個螺絲孔處發暗,仔細觀察有無其它發暗的地方,發暗處越少說明鍋面精度越高。若無條件更換,可用橡皮錘或木錘輕擊暗處的正面或反面進行校正,直到鍋面全部泛亮為止。
4、立桿底座的選擇
立桿底座一定要穩重在室內接收肘時立桿底座很重要,它直接影響到收視的穩定性,所以既要穩定又要美觀。筆者在一個漂亮的大花盆裡面灌上混凝土,插上 一根直徑30cm左右、長約1.3m的不鏽鋼鋼管(儘量插在花盆的邊緣),待混凝土固後,在花盆裡裝飾些花草即可使用。
衛星天線的保養方法
接收機由於是在室內工作,主要參考說明書正常使用一般不會發生故障。主要是注意在夏天工作的時候機器的散熱,如果當機頻頻的話,您最好在機器上面裝個電腦機箱用的風扇。我的BASE3000收看一段時間後機器上面就很熱的喔,所以想到了夏天肯定更熱,到時候,就要研究研究在外面裝個風扇拉。
衛星天線調試完成後,在接收某確定北京安裝衛星電視的電視信號時,其方位角、俯仰角基本不動。為消除衛星漂移帶來的影響,可以根據實際收測效果,定期或不定期對天線進行微調,以便之始終處於最佳接收狀態。為防止衛星天線遭受雷擊,天線上方應安裝避雷針,在澆築基座時應使基座與天線一起可靠接地,接地電阻應小於4歐姆,在雷雨季節到來之前必須仔細檢查避雷接地系統是否良好。從室外衛星高頻頭到室內衛星接收機的電線饋線宜穿金屬管道,金屬管道與電纜饋線的禁止網應可靠接地。北京衛星電視安裝天線的戶外接地線不要與室內衛星接收機、調製器、放大器等的接地線共用,要分別接地。天線饋源口面薄膜不得破損,如有破損應及時更換。饋源內不得有水氣、水珠或異物。在冬季.如果饋源和反射面上有積雪、冰凌,要採取措施及時清除,以保證電性能正常。高頻頭與饋線的連線處常年暴露在外,宜用北京衛星天線安裝GSB密封膠或環氧樹脂密封。在有颱風的地區,應特別注意天線的安全,必要時應將天線俯仰驅動到90度,即天線口徑朝天,在四周用鋼絲繩拉緊天線並固定,以減小風壓負荷,防止天線損壞。一般使用兩年左右應對天線重新油漆一次,氣候條件惡劣的地區,油漆的周期還可縮短,以油漆沒有剝落為原則。對天線傳動系統的活動支點、軸承、絲桿等應定期塗注潤滑油.方位和俯仰絲桿的保護罩不得破損,以便更換或接收別的衛星信號時能調節自如。
衛星系統調試
介紹一種不知衛星方位角仰角,沒有調試儀器情況下進行系統調試方法。系統調試必須把接收機、電視機拿到安裝天線現場進行調試,安裝現場必須有電源。以上準備工作做好後,下一步就是系統調試,步驟如下:
1.首先根據所要接收的衛星,把衛星接收機所接收的頻道頻率調準。有的衛星接收機頻率顯示為衛星頻道的下行頻率3.7GHz~4.2GHz,有的是顯示高 頻頭的輸出中頻950MHz~1540MH,即是衛星接收機的接收輸入中頻頻率。當碰上這情況時,用高頻頭的本震頻率 5150MHz減去中頻頻率得出的是衛星頻道的衛星下頻率。
2.把所有的連線線接收,根據所要接收信號的極化方式粗調饋源,按極化要求調好饋源的波導口方向。
3.把天線反射面轉向正南方向,鬆開仰角調節槓,讓反射面上下調節靈活方便。然後根據所要捕捉的衛星定點的經度和調式所在地的地理位置,向東或向西一點一 點轉動天線反射面來改變反射面的方位。每轉動一點方位後緩慢上下調節重複如此直至出現信號,確認是所要接收的衛星節目,然後保持信號強度暫固定仰角,進行下一步方位角微調。
4.使天線反射面朝單一方向水平轉動,觀察電視圖像。使捕捉到衛星信號從有到無,從強信號到弱信號轉至信號剛好消失,在腳架立術托盤交接處上下畫一條直線 與地面垂直作記號,再反轉天線,使衛星信號圖像在電視機中從弱到強,再從強到弱,轉至信號圖像剛好消失,在方位托盤記號處向下延伸立柱上畫一直,這時立柱上已有兩條直線作記號。重複以上步驟反覆幾次,確認立柱二記號點位置無誤後,把方位托盤記號轉至立柱二記號點之間的中心線位置,這就是所要調試衛星的方位 角位置。把緊固方位角的螺絲堅固,方位角調試完畢。
5.微調仰角:用微調方位角的方法,在仰角調節桿上取二點作記號,用同樣方法進行仰角微調。
6.饋源焦距及極化方向微調:用調方位角和仰角的方法微調焦距和極化方向。當饋源長度有限,焦距微調不適合以上方法時,這時電視圖像畫面噪聲波點已委少或 已沒有了噪波點,可在饋源中塞點紙使畫面出現較多的噪波點,然後調節饋源觀察電視畫面調至器噪波點減至最少,即調準了焦距。7、至此,系統接收調試完畢,撤去現場調試設備,連線好高頻頭與室內接收機的同軸電纜,如果是多戶接收或進CATV系統側裝上功分器,有必要時加裝線路放大器。
衛星天線角度計算公式
衛星天線安裝主要調整三個角度,按先後次序分別為仰角、方位角、高頻頭極化角。
方位角的計算
從接收點到衛星的視線在接收點的水平面上有一條正投影線,從接收點的正北方向開始,順時針方向至這條正投影線的角度就是方位角。如圖所示
方位角計算公式:Az=arctg(tgX/sinY)
衛星天線
實際使用時方位角以正南為0度角邊,計算結果方位角正值為南偏西,負值為南偏東。
仰角的計算
從接收點仰望衛星的視線與水平線構成的夾角就是仰角。如下圖所示:
衛星天線
仰角計算公式:El=arctg[(cosXcosY-0.1513)/(1-cos²Xcos²Y)。注意:按以上公式計算所得為正饋天線(即中心聚焦天線)的仰角,如為偏饋天線,其仰角為:E-天線的偏饋角
衛星天線
極化角的計算
極化角是指由於接收者所在位置與衛星所在地經度差及地球曲率的影響,而使天線饋源波導口相對於地面所形成的傾角,它是衛星接收中除方位角和仰角以外的又一個重要角度。若計算結果為正,則高頻頭順時針旋轉P度(面向天線);若計算結果為負,則高頻頭逆時針旋轉P度。
衛星天線
極化角=X(當X為正值,高頻頭順時針轉動X度,反之逆時針轉動)
X=衛星經度-接收地經度
Y=接收地緯度

發展

通信衛星天線的發展,經歷了從簡單天線(標準圓或橢圓波束)、賦形無線(多饋源波束賦形和反射器賦形)到為支持個人移動通信而研製的多波束成形大天線。
全球波束仍採用圓波束,區域通信,大多數衛星通信都採用雙柵、正交、單饋源、反射器賦形的天線設計。這種天線技術不僅已在大多數的通信衛星上採用;同時也被世界上各主要的衛星天線製造商所掌握,為支持個人移動通信而研製的多波束成型大天線開始使用。主要的衛星天線有以下幾種。
THURYU衛星天線
該衛星天線由休斯公司研製。天線的物理尺寸為12.25米×16米,投影直徑12米,128個饋源,收發合一。該無線猶如一個由若干支撐桿支撐的雙環形,上環有一透明的拋物面支撐面,下環有一透明的拋物面反射器,兩拋物面之間由許多細繩拉緊。展開和收攏簡易可靠,每個支撐桿結點處由齒輪連線、控制。
該無線的設計具有下列特點:
·一副收發合一的衛星天線。對於任何一個點波束、發射波束和接收波束將完全重疊(同時,不需要做第二副天線,極大地降低了天線分系統的重量。
·新穎的結構設計,達到了收攏狀態的小型化和簡易、可靠展開的目的。
·反射面採用介質薄膜上鍍有金屬環的頻率選擇面,它只對工作頻率產生諧振而反射,其餘則全部通過,消除了金屬對金屬之間的接觸,將使無源交調最小。
·介質薄膜採用非完全絕緣體材料--氧化銦,其電阻率在10(8次方)Ω左右,從而既保證了靜電完全卸載,又保持電磁波的穿透不受影響。
·128個饋源,同星上數位訊號處理器的完美結合,有效保證覆蓋區點波束的要求。利用偏饋技術,每8或20個,甚至更多的饋源形成一個波束,總數可形成200-300個點波束。
·多點波束,14分貝的波束隔離;大大提高了頻率復用的次數(波束數/7),極大地節省了衛星的頻率和頻帶。
·點波束的設計,保證了天線的高增益,有效地支持了個人通信的需求。
ASES衛星天線
該衛星天線由位於美國奧蘭多、具有100多年歷史的哈里斯(HARRIS)公司研製。哈里斯公司的天線設計採用傳統的可展開桁架式結構天線。該公司已具有20年研製展開式大天線的經驗,包括L、S、X和Ku頻段的天線,如美國的數據跟蹤中繼衛星(TDRSS)4.8米的衛星天線,已經過飛行驗證,具有很強的實力和信譽。
ASES衛星採用兩個12米的可展開桁架式結構天線分別用於發射和接收,偏置網狀透明反射器在結構及展開驅動機構方面完全繼承了原有天線的特點,具有較高的精度和可靠性。
TORSS衛星天線
4.8米直徑的可展開桁架式結構無線,總重52磅;
反射器是由18個石墨環氧樹脂桁架、反射面、中心樞紐控制機構及馬達驅動展開系統組成
中心支撐構件由6個石墨翼支架、石英環氧樹脂禁止罩、鋒窩子反射器和頂端的錐型體組成;
饋源部件包括旁瓣跟蹤和5個KU頻段饋源。
GALILEO衛星天線
4.8米直徑的可展開桁架式結構天線,總重76磅
18個鋼性的增強型碳纖維環氧樹脂桁架;
利用可調整的鈹支撐桿系統支撐饋源;
鉬鍍金的網狀拋物面反射面;
雙賦形卡塞格倫反射面和頂點饋電(APEX-FEEK)反射器。
商業隱形衛星天線
這種衛星電視接收裝置名為“斯奇思”,與傳統圓盤式衛星電視接收裝置不同的是,它可以像變色龍那樣,將自己“藏”在周圍環境中,不會被輕易發現。“斯奇思”的製作原理非常簡單,買家首先確定好衛星接收裝置的安裝位置,隨後將周圍的環境背景用相機拍下傳給廠家,廠家會按照這個背景圖案製作出天線。因此,天線看起來是和周圍背景天然融為一體的。
銷售該天線的零售商菲利說:“‘斯奇思’衛星接收器可以和周圍的背景混為一體,讓人無法辨認,在禁用衛星裝置的區域非常適用。此外,‘斯奇思’是塑膠製成的,不會生鏽。”
目前在英國,每個“斯奇思”天線的售價為149英鎊,另收25英鎊的安裝費。

結構分類

喇叭衛星天線結構
喇叭衛星天線是諸種天線中最簡單的一種。與拋物面天線相比較,喇叭天線的波導口面積很小,因此天線的增益和方向效應也很小。喇叭天線若用作接收衛星信號,要求其天線增益至少是34 dB/ll.3 GHz。據計算,為達到該增益要求,喇叭天線所需邊緣長度為52 cm×52 cm,結構長度為80 cm。由於喇叭天線的加工費用較高,把喇叭衛星天線用於接收衛星信號顯然很不實用,因此人們常將它用於定向無線電測試或用作反射面天線的饋源系統。喇叭天線用作反射面天線的饋源時,有多種結構類型,但多數是環形、錐形或圓錐形。
喇叭衛星天線結構喇叭衛星天線結構
平面衛面天線結構
平面天線亦稱平板天線,平面天線的特點是接收性能好,外形尺寸小,特別適合家庭使用。平面天線的結構很複雜,製作時技術和精度要求亦很高。其整體結構呈多層三明治狀,主要包含兩塊面板、兩塊帶孔薄板、一塊介電載體膜片和一塊反射板。天線主體部分由許多根偶極子天線及分配網路組成。製作時,採用蝕刻工藝將幾百根t/4的單根偶極於天線置入介電載體膜片上。這些單偶極於在膜片呈有規則的橫行狀和縫隙狀。之後,將介電載體膜片置放在兩塊多孔的薄板之間。製作時,板與扳之間的間砸要求非常精確。最後將反射板以A/4的間距置放在膜片後面,而平板天線對各個單偶極子天線的控制是由分配網路實現的,在這個分配網路中,信號的振幅和相位準確地聚集,這對於平板天線相當重要。
主聚焦型衛星反射面天線結構
典型的反射面天線由饋源喇叭和旋轉拋物面組成。饋源置於金屬反射面的焦點中,將聚焦的高頻能量經波導管饋至接收設備中。這種天線的特點是:可根據頻率範圍需要,做成任意大小的尺寸。一般來說,反射面的品質和等場強線的精度可左右天線增益和效率,特別是等場強線的精度不允許有任何偏差,否則會導致焦點移動。對於接收天線,焦點偏移意味著主反射面反射的高頻能量不能全部到達饋源系統。高頻能量損失後,即引起天線效率和增益變差。反射面天線直徑為55 cm時,天線增益可達34dB。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們