浅谈卫星天线

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  卫星天线就是常说的大锅,是一个金属抛物面,负责将卫星信号反射到位于焦点处的馈源和高频头内。卫星天线的作用是收集由卫星传来的微弱信号,并尽可能去除杂讯。大多数天线通常是抛物面状的,也有一些多焦点天线是由球面和抛物面组合而成。卫星信号通过抛物面天线的反射后集中到它的焦点处。
  通信卫星天线的发展,经历了从简单天线(标准圆或椭圆波束)、赋形无线(多馈源波束赋形和反射器赋形)到为支持个人移动通信而研制的多波束成形大天线。
  全球波束仍采用圆波束,区域通信,大多数卫星通信都采用双栅、正交、单馈源、反射器赋形的天线设计。这种天线技术不仅已在大多数的通信卫星上采用;同时也被世界上各主要的卫星天线制造商所掌握,为支持个人移动通信而研制的多波束成型大天线开始使用。
  1、功用
  一般来说,天线口径越大,节目的信号越强,接收质量越高。但考虑到成本、安装等因素,用户要求天线口径越小越好。选择卫星天线的时候一定要选择中卫天线这样质量可靠,工艺精良, 精度高的名牌大厂的产品。一面优质的卫星天线要求制作精度高,表面耐腐蚀,抗风能力强,效率高,增益高,经久耐用。
  2、分类
  卫星天线可分为正馈和偏馈两种。
  正馈就是我们常说的大锅,接收C波段节目。
  偏馈也叫小锅,接收Ku节目的。
  C波段天线有1.35、1.5、1.8、2.1、2.4M等各种规格,在东北地区这几种规格完全可以满足接收国内所有频道以及凤凰卫视、CNN、BBC、NHK等国际著名频道的需要。美国驻沈阳总领事馆等一批重要外国驻沈机构以及大的星级宾馆也在使用中卫天线,其质量受到了用户的肯定。Ku天线,常用规格有0.35、0.45、0.6、0.75、0.8、0.9、1.0、1.2、1.5M等,完全可以满足东北地区个人、有线电视台站以及"村村通"工程的需求。同正馈天线不同,偏馈天线外形呈椭圆形,表面弧度较浅、采用正装方式时仰角较正馈低20度左右。
  3、类型
  3.1、中心聚焦卫星天线
  中心聚焦卫星天线一般称为正焦天线,又称抛物线天线,不论深浅,其天线盘
  面弧度皆呈抛物线。中心焦天线特征为盘面正圆,高频头(LNB)置于天线的中央焦点。
  正焦天线依其焦点位置又可分为深碟与浅碟,相同尺寸的天线如果聚焦越短则盘面越深、聚焦越长盘面越浅,如问那一种比较好用,则是各有各的优缺点。
  3.2、FRP一体成型卫星天线
  FRP天线是由玻璃纤维制成。纤维内层夹置锡箔以作为卫星讯号反射。由于天线体积庞大,制作过程通常在模具上使用纯手工来制作。
  此天线由于是一体成型。所以可以保证有绝对的真圆度及抛物曲面的精准度。完全避开组合型天线因组合不当。而导致"侧瓣"或"多焦"的困扰。
  因精准度高于一般的组合型天线,固本天线特别适合需要高增益的KU频卫星接收。
  一体成型天线的特点是高增益且天线的增益品质划一,以有别于组合型天线增益品质需视工程人员施工的心情而定。缺点是:因是一体成型。
  3.3、模具冲压成型铁盘天线
  铁盘天线是个人接收中使用率最高的一种。它可分偏焦一体成型、中心焦一体成型及中心焦多片组合。铁盘一体成型天线尺寸从35cm-180cm不等。
  一般可用来接收Ku频段卫星。160cm-180cm天线可视卫星功率大小来收C频段卫星。一体成型天线价格便宜好安装且信号增益稳定。
  唯一缺点是100cm以上搬运比较不方便。铁盘多片组合天线尺寸从160cm-240cm不等。一般适用于C频段卫星接收。如用来接收Ku频。则效果不太理想。
  铁盘天线是使用镀锌钢板再加上模具冲压成型。可大量生产。因此价格比较便宜。
  3.4、组合型SNC卫星天线
  SNC天线可用来接收C和Ku卫星讯号。但在接收Ku频时。需特别注意各片天线组合时盘面间是否有高低落差及盘面间是否平整,因为些微的差距会导致天线整体效率变差。SNC卫星天线通常使用在有线电视系统及特殊通讯业务上。
  3.4.1、极轴链条式天线
  极轴天线又称同步带天线,何谓同步带?就是赤道上空3万6千公里环绕地球一圈所形成的卫星带,同步卫星便在同步带上以相隔2-3度环绕著地球而同步带天线为何又称极轴天线?我们假设天线位于北半球的任何纬度,当你的天线已修正到所有同步卫星都可接收到时,此时天线的极轴角是正对北极星,辅助仰角是与地轴相互平行,所以同步带天线又称极轴天线。
  此天线是由一组36V直流步进马达驱动变速齿轮组再加上链条所组合而成的推动系统,此系统并由定位器来控制。定位器可输出天线所需求的36V,并可记忆所收寻到的卫星位址。当天线要移动到别颗卫星时。只需输入这颗卫星代号。天线将自动移到此卫星。
  架设此系统需要有相当丰富的接收经验才架设的来,因为在不同的纬度所看到的同步带曲率是不一样。且牵连到天线本身的极轴角、方位角及辅助仰角而错一样就无法完整追踪到同步带
  3.4.2、单推杆极轴天线
  单推杆极轴天线其功能与操作设定方式和链条极轴天线一样,推杆天线为早期TVRO所使用的一种极轴天线,现今在东南亚国家的个人接收户,也常使用此类天线接收2-3颗卫星。
  如果使用推杆来接收整个同步带的卫星,驱动天线在接收极东或极西卫星时,天线会有抖动、跳跃或卡死的现象(这时天线正处在负荷最大的位置,加上推杆的作用力正处在结构的最末端,所以会产生作用力不足的现象)所以此系统已逐渐被链条式驱动天线所取代。
  3.4.3、仰角方位式驱动天线
  仰角方位式驱动天线是使用1-2支36V仰角步进马达推杆及一组36V方位步进马达,当天线在更换接收卫星时,仰角及方位马达会轮替驱动,所以天线行走的路线会成锯齿状。   由于此系统行走的路线并不是完全符合同步轨道,当有新的卫星在同步轨道发送信号时,此系统将很难察觉。
  3.4.4、自动卫星跟踪天线
  自动卫星跟踪天线广泛应用于海洋船舶,是由伺服驱动马达驱动天线运动,以便可以在运动中一直保持对卫星的跟踪。为了能够准切的计算出相应的水平角,仰角,极化角,必须要有一个准确的方向标,这个方向标是由天线内置的罗经提供准确的数据,或者是通过设备接口连接外部罗经。然后经过天线系统计算得出正确的数值,然后系统通过驱动伺服驱动器使天线准确的定位。这种天线也是当前最复杂要求技术最高的天线。
  3.4.5、车载卫星天线
  国内首款车载卫星接收天线,该天线具有尺寸小,增益较高,重量轻,稳定性强,抗抖动等特点。在时速200公里的抖动路面也可以稳定接收。内部的关键元件为韩国原厂进口。可以适应所有陆上车辆安装低廉的价格,高性价比,使你的爱车动中接收卫星电视成为可
  3.4.6、平板卫星天线
  平板卫星天线兴起,主要得益于中国直播卫星的发射,平板卫星天线最主要的特征是内置高频头,即高频头是与天线是一体化的。其好处是天线小最小达到了18厘米直径,比上面的任何种的天线都要小,安装要求简单,方便携带和野外作业。
  4、组成
  卫星电视接收系统是由:抛物面天线、馈源、高频头、卫星接收机组成一套完整的卫星接收站。
  4.1、抛物面天线
  抛物面天线是把星空的卫星信号能量反射会聚成一个焦点。
  4.2、馈源
  馈源是在抛物面天线的焦点处设置一个聚卫星信号的喇叭,称为馈源,意思是馈送能量的源,要求将会聚到焦点的能量全部收集起来。前馈式卫星接收天线基本上用大张角波纹馈源。
  4.3、高频头
  高频头(LNB亦称降频器)是将馈源送来的卫星信号进行降频和信号放大然后传送至卫星接收机。高频头的噪声度数越低越好。
  4.4、卫星接收机
  卫星接收机是将高频头输送来的卫星信号进行解调,解调出卫星电视图像信号和伴音信号。
  卫星广播电视信号的极化方式。
  卫星电视信号的极化方式有四种:右旋圆极化、左旋圆极化、垂直极化和水平极化。因前两种极化不常用,现只介绍垂直极化(V)和水平线极化(H)的接收方式。
  垂直极化和水平极化的接收,是改变馈源的矩形(长方形)波导口方向来确定接收的是垂直极化或水平极化。当矩形波导口的长边平行于地面时接收的是垂直极化。垂直于地面时接收的是水平极化。极化方向(极化角)又因为地而异有所偏差。因为地球是个球体,而卫星信号的下行波束却是水平直线传播,这就造成不同方位角所接收的同一极化信号有所不同,所以地理位置不同,所接收的信号极化方向也有所偏差。馈源的长形波导口(极化方向)将不完全垂直或水平于地面。调整极化方向时应注意这一点。
  5、安装调试
  5.1、安装固定
  安装抛物面天线时,一般按厂家提供结构图安装。各厂家的天线结构都是大同小异基本相同。天线的结构反射板有整体成形和分瓣两种(2M以上的反射板基本为分瓣),脚架主要有立柱脚架和三脚架两种(立柱脚架较为常见),个别一点八米以下脚架为卧式脚架。
  以下是基本安装步骤:
  5.1.1装上方位托盘和仰角调节螺杆。
  依顺序将反射板的加强支架和反射板装在反射板托盘上,在反射板与反射板相联接时稍为固定即可暂不紧固,等全部装上后,调整板面平整再将全部螺丝坚固。这里 提起注意的是分瓣反射板有些厂家是无顺序的可随意拼装,但有些三瓣是有安装馈源支杆的安装点,这三瓣须三分安装在里面,否则馈源支架装上后不对称馈源与天线的反射焦点不能重合影响信号增益甚至收不到信号。整体成形的反射板装上托盘架后直接将反射板装在方位托架上即可。
  5.1.2装上馈源支架,馈源固定盘。馈源、高频头的安装与调整:把馈源和高频头和连接其矩形波导口必须对准、对齐、波导口内则要平整,两波导口之间加密封圈,拧紧螺丝防止渗水,将连接好的馈源高频头装在馈源固定盘上,对准抛物面天线中心位置集中焦点。
  5.2、卫星系统调试
  系统调试必须把接收机、电视机拿到安装天线现场进行调试,安装现场必须有电源。以上准备工作做好后,下一步就是系统调试,步骤如下:
  5.2.1.首先根据所要接收的卫星,把卫星接收机所接收的频道频率调准。有的卫星接收机频率显示为卫星频道的下行频率3.7GHz~4.2GHz,有的是显示高 频头的输出中频950MHz~1540MH,即是卫星接收机的接收输入中频频率。当碰上这情况时,用高频头的本震频率 5150MHz减去中频频率得出的是卫星频道的卫星下频率。
  5.2.2.把所有的连接线接收,根据所要接收信号的极化方式粗调馈源,按极化要求调好馈源的波导口方向。
  5.2.3.把天线反射面转向正南方向,松开仰角调节杠,让反射面上下调节灵活方便。然后根据所要捕捉的卫星定点的经度和调式所在地的地理位置,向东或向西一点一 点转动天线反射面来改变反射面的方位。每转动一点方位后缓慢上下调节重复如此直至出现信号,确认是所要接收的卫星节目,然后保持信号强度暂固定仰角,进行下一步方位角微调。
  5.2.4.使天线反射面朝单一方向水平转动,观察电视图像。使捕捉到卫星信号从有到无,从强信号到弱信号转至信号刚好消失,在脚架立术托盘交接处上下画一条直线 与地面垂直作记号,再反转天线,使卫星信号图像在电视机中从弱到强,再从强到弱,转至信号图像刚好消失,在方位托盘记号处向下延伸立柱上画一直,这时立柱上已有两条直线作记号。重复以上步骤反复几次,确认立柱二记号点位置无误后,把方位托盘记号转至立柱二记号点之间的中心线位置,这就是所要调试卫星的方位 角位置。把紧固方位角的螺丝坚固,方位角调试完毕。
  5.2.5.微调仰角:用微调方位角的方法,在仰角调节杆上取二点作记号,用同样方法进行仰角微调。
  5.2.6.馈源焦距及极化方向微调:用调方位角和仰角的方法微调焦距和极化方向。当馈源长度有限,焦距微调不适合以上方法时,这时电视图像画面噪声波点已委少或 已没有了噪波点,可在馈源中塞点纸使画面出现较多的噪波点,然后调节馈源观察电视画面调至器噪波点减至最少,即调准了焦距。
  至此,系统接收调试完毕,撤去现场调试设备,连接好高频头与室内接收机的同轴电缆,如果是多户接收或进CATV系统侧装上功分器,有必要时加装线路放大器。
  6、保养方法
  卫星天线调试完成后,在接收某安装卫星电视的电视信号时,其方位角、俯仰角基本不动。为消除卫星漂移带来的影响,可以根据实际收测效果,定期或不定期对天线进行微调,以便之始终处于最佳接收状态。为防止卫星天线遭受雷击,天线上方应安装避雷针,在浇筑基座时应使基座与天线一起可靠接地,接地电阻应小于4欧姆,在雷雨季节到来之前必须仔细检查避雷接地系统是否良好。从室外卫星高频头到室内卫星接收机的电线馈线宜穿金属管道,金属管道与电缆馈线的屏蔽网应可靠接地。天线馈源口面薄膜不得破损,如有破损应及时更换。馈源内不得有水气、水珠或异物。在冬季.如果馈源和反射面上有积雪、冰凌,要采取措施及时清除,以保证电性能正常。高频头与馈线的连接处常年暴露在外。在有台风的地区,应特别注意天线的安全,必要时应将天线俯仰驱动到90度,即天线口径朝天,在四周用钢丝绳拉紧天线并固定,以减小风压负荷,防止天线损坏。一般使用两年左右应对天线重新油漆一次,气候条件恶劣的地区,油漆的周期还可缩短,以油漆没有剥落为原则。对天线传动系统的活动支点、轴承、丝杆等应定期涂注润滑油.方位和俯仰丝杆的保护罩不得破损,以便更换或接收别的卫星信号时能调节自如。
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