摘要：经由过程电子工程师在调试地面卫星领受天线时的现实场景，对同步卫星的轨道外形、旌旗灯号参数作形象直不美观的描述和剖析，以期使读者对同步卫星有一个整体的形象化的体味。同时，对应用过程中所碰着的一些轻易疏忽的问题作剖析，提出解决的法子和建议。
关头词：同步卫星旌旗灯号笼盖剖析??
1前言?
世界列国的广播电视节目，此刻几乎都经由过程地球同步卫星来笼盖全球。我国各省市的节目也都上了卫星。今朝，笼盖我们亚太地域的卫星节目就有500多套，千家万户天天收看收听的几十套有线电视节目，有2/3以上来自于卫星。跟着数笔手艺的成长，原本一个卫星转发器只能发送一套模拟电视节目，此刻可同时传送4套以上高质量数字电视，还有其它多媒体信息。会有越来越多的专业人员和快乐喜爱者需要把握和体味有关的常识及实践经验。?
作为一名广播电视工程师，虽10多年前就瞥绶接触卫星领受设备，但许久以来，在安装调试过程一一向困于那些繁杂抽象的参数和计较公式——领受点的经度和纬度、方针卫星的经度、地磁偏角、方位角、俯仰角……，这一系列彼此间毫不相关的数据要计较出来，而且必需切确地对上才能收到方针旌旗灯号。而调试现场所能获得的工具往往只有一个函数计较器、一把钢卷尺，外加一只指针晃来晃去的罗盘，误差年夜，定位很难。?
后来，经由理论进修和日常平常的实践堆集，对同步卫星的轨道，在脑子中已成立起了一个较为形象的模式。此刻不要经由过程计较，对分歧型号的领受天线，用一把钢卷尺和自己做的轨道立体模子——一只带提手环的空油漆桶，再以其它常用卫星的模拟旌旗灯号为参考，就能快速地把方针卫星找到。今天但愿经由过程以下的剖析和描述，使读者心中同样也能成立起这种形象模式。?
2卫星旌旗灯号笼盖的立体剖析?
2?1年夜卫星的角度进行不雅察看——地球像半熟的蛋
闭上眼睛，设想一下，你是一位宇航员，正在赤道正上空离地面35840km的同步卫星里往下看地球，所看到的处所也就是卫星旌旗灯号所能笼盖到的地域。?
1）单颗卫星旌旗灯号所能笼盖的最年夜面积为地球总概况的42%摆布。但在南北南北极纬度82°以上是盲区。?
2）地球上虽然有高山和深海，但年夜卫星上看起来，是一个概况滑腻的圆球——半径6378km，表层地壳轻而薄，平均厚度为30km（不到总半径的1/200，若按比例还没有鸡蛋壳厚）；地壳下面是3000km厚的半流质的地幔；再往下3000多km是温度极高、压力极年夜、比重极重的外流内固的地核。是以，用“煮得半熟的蛋”来形象地例如地球的机关是最适当不外了。?
2?2年夜领受天线的角度进行不美观测——卫星轨道像彩虹?
把地球的赤道像一个个水海浪齐心圆似地向外扩展，当向外扩年夜6倍半径时，就是同步卫星的分布轨道了。轨道看似简单——只是一个二维的平面圆，可是因为地球是一个三维的球体，在这个球面上的分歧处所看这个圆轨道时，所见到的“气象”是纷歧样的，总的来说可以用以下几点来归纳综合：?
1）在地球上的年夜部门处所，所“见到”的卫星轨道外形像一抹挂在南方（对北半球而言）地平线上的彩虹，彩虹顶部方位在正南
2）不雅察看点越接近赤道，彩虹就越高、越长、越圆，直到像一座年夜头顶跨过的圆拱桥。（见图3）?
图3低纬度时的卫星轨道
3）不雅察看点越接近南北极，彩虹就越低、越短、越平，接近盲区时彩虹就像夕照一样逐步年夜正呐缦沔（对北半球而言）的地平线上落下去
2?3归纳和总结——油漆桶模式?
经由膳缦沔两小节的描述和图示，巨匠对卫星轨道有了一个根基的形象概念，知道了在地球上分歧领受位置，方针卫星在天空中的年夜致方位——偏东偏西、是仰是俯。在现实的安装调试过程中，常规的做法是经由过程繁复的数学计较或查阅<天线方位角仰角数据表>，算出方位角后再经换算，才能最后知道偏东仍是偏西几度，这个过程对换试现场的工程师来说十分未便，既不直不美观又轻易犯错。后来受机械制造过程的启发——设计阶段用计较器、比例尺，甚至计较机中的CAD，可到了出产一线，就用游标卡尺、千分尺和样板卡片等这些形象直不美观、使用便利的工具。在卫星现场调试现场同样也需要这样一类的工具，常用的罗盘、卷尺、量角器这些都轻易获得，可到今朝为止，就是没有人去做直不美观了然的“样板卡片或模子”。跟机械上常用的样板对比，卫星上用的可能要难做一点，因为它是立体的，又有多个参数要能随机调整，加上现实轨道的外形日常平常巨匠谁都没亲目睹过，进行立体想象有些难度。笔者为找卫星轨道模子而颇费脑子，用过地球仪、太阳系模子、篮球上扣铁环、用激光笔模拟卫星旌旗灯号等等，结不美观都不理想，直到偶然间倒转了领受天线和卫星轨道相对行为的参照系——以前的思维模式是地球和卫星轨道都是相对不动的，动的是天线的领受位置在动。此刻倒过来，无论天线在那儿那里，环视地面四周，都像站在一块巨年夜无边的平面上，转变的是卫星轨道在天空中的外形和位置，这样思虑一切就水到渠成了，也找到了理想的“模子“——一只带盖子和提手的油漆桶
把油漆桶放在桌上，正面朝南（提手环的两头工具向），在桶膳缦沔放一块圆垫，厚薄要使得其上概况到提环转轴的上下距离是提环半径的1/7，圆垫中心按一枚小图钉，再把半圆的提手用记号笔作36等分，模具就这样做好了。虽简陋，但很适用。?
使用体例和实例：杭州（东经120度，北纬30度），要收134°E的亚太1A卫星。那么 先把桌上的油漆桶的提手环向上拉垂直，然后慢慢向前（呐缦沔）倾斜30°，固定牢。这时，圆垫概况就是年夜地，圆心上的图钉就是领受天线，看到的提环就是像挂在南方天空的彩虹的同步卫星轨道，提环的最高点就是120°E同步卫星的位置，提环上记号笔做的32等分标识表记标帜每一格5°（180°÷ 36格＝5°/ 格），最高点东边第一个点就是125°E卫星，偏西一格就是115°E卫星，134°E的亚太1A就在极点偏东3格的位置。用一支小激光笔，年夜图钉出发射向环上134°度的位置，那么这束激光就能“打到”方针卫星，此光束也就可以作为天线标的目的调整时的参考。若在南半球，则提环向北倾斜响应的角度就行了。就这么简单，关头在于要去失踪早已深深印在你脑海里的圆圆的地球仪模式，代之以“人在地球上任何位置，可以完全算作是站在一块巨年夜无边的平面上来不雅察看天空中的卫星轨道”。?
3应用中的一些主要细节?
3?1极化问题中的误区?
在整个调试过程中，天线抛闻缦沔的方位调试是最难的一个环节，接下来的机械调整就是高频头（LNB）的极化标的目的了。虽不很难，但对旌旗灯号的质量口角有很年夜关系。在这里要剖析的并不是若何进行具体操作，而是要指出有关旌旗灯号极化问题的一个熟悉误区——卫星上发射下来的两个极化彼此垂直的旌旗灯号到领受天线的高频头后也必然彼此垂直。?
今朝，同步卫星的下行旌旗灯号根基上都采用水平加垂直的极化体例，以增添相邻频道之间的隔离度。我想年夜年夜都资料和手艺人员良多年来一向想当然地认为他们领受到的旌旗灯号必定也是彼此垂直的，至少我自己也很长时刻这样认为，直到有几回在调试双极化馈源或双极化高频头时，发现把它们做单极化领受时都可以收到很强的旌旗灯号，可到了双极化，顾了这头就顾不了何处，最后只能折中，可双方的旌旗灯号强度都比单极时要弱不少，为什么加年夜了天线尺寸，却没有获得应有的强度？?
在单极的情形下，各自都能收到很强的旌旗灯号，这声名无论是水平仍是垂直，年夜天线简直都收集到了更多的电磁旌旗灯号，可两种旌旗灯号的操作率却不能同时做到最年夜，问题必定出在旌旗灯号领受器上。细心不雅察看双极化馈源和双极化高频头，它们的两个波导和检波振子都彼此垂直，再三测量，毫无问题。思疑了好长一段时代，查找了不少资料，仍没找到原因。最后用油漆桶做了一个地球和同步卫星轨道的模子，对照着进行不雅察看剖析和绘图计较，最后终于豁然开畅——其实，在分歧的处所领受分歧的卫星，旌旗灯号达到高频头时，两组旌旗灯号之间的夹角会发生立体的几何畸变，端面也会发生前后倾斜，而厂家出产的双极化馈原和高频头的南北极都是尺度垂直的，极化夹角和端面不能作随机调整，使得旌旗灯号领受器无法同时兼顾好两组旌旗灯号，所以会发生膳缦沔提到的那种情形——单极都能收好，到了双极就只能勉强兼顾。至于具体的立体几何剖析这里就不睁开了，“几何畸变”也是到今朝为止所能找到的诠释，同业们也许还有更深条理的研究。?
3?2正馈和偏馈?
几年前我国上星的省市台还不是良多，卫星下行旌旗灯号根基上用的是C波段 ，领受天线也年夜多是1?2m以上的正馈天线。近几年来，跟着Ku波段和数笔手艺的开发操作，天线的口径年夜年夜减小了，但对反射面的精度要求提高了，这些促使了偏馈天线的年夜量使用，一般处所只要0?6～0?9m的口径就够了。与正馈天线对比，偏馈有良多优,如无馈原否决、概况精度高，故天线效率可达75%；安装矫捷，可“朝天”、可“朝地”，既可“落地”、也可“上墙”。?当然，也不是都是利益，在方位调试过程中就没有“正馈”来得直不美观，下面就偏馈天线的“寻星”问题作些剖析。?
1）几何成型事理——找一座馈源独杆支撑的通俗板状正馈天线，爬到膳缦沔，用一把小电锯，贴着馈源支杆的根部，向上或向下锯一块0?6～0?9m口径的反射面，连支杆一路锯下，这就是一个完整的偏馈天线了。向下锯的，就是朝天的装法；向上剧的，就是朝地的装法。正规厂家的偏馈天线在调试时，只要把馈源支杆的指向瞄准方针卫星就可以了。?
2）偏馈馈源——偏馈天线必然要用波纹呈漏斗状的偏馈馈源，而正馈的波纹盘为水平状。?
3?3一些轻易疏忽的环节——天色、电缆及接头、仪器等?
1）天色——首要问题有“雨衰”、“日凌”和“积雪”，前两个问题无监犯工节制，只要届时知道旌旗灯号劣化的原因即可。对“积雪”则要相对正视，刚下雪时积雪仍是较为平均地分布在整个天线面上，这时对增益和聚焦的影响还不是很年夜。要注重的是在积雪融化时，上半部门融化得快，上半部化了而下半部未化时，就严重影响聚焦，要实时断根积雪。?
2）电缆及接头——年夜天线高频头下来的旌旗灯号频率在1000MHz摆布，年夜年夜高于我们家里用的50～500MHz的有线电视旌旗灯号。所以，对卫星天线来说，其电缆和接头必然要用得考究些，若线路跨越50m则最好用－7以上的电缆，两头再转成细猩?怫小线过度。对1000MHz旌旗灯号，同样传100m距离，－9的电缆要比－5的电缆少损失踪4～5dB。还要注重，卫星高频头和领受机用的毗连头年夜部门是英制的，若用CATV上的公制接头（口径和螺距都分歧），会偏年夜些，不易拧紧，尽量要用英制的。?
3)仪器——在找星仪器方面，前几年用了一个“快捷型指针式寻星器”，其实就是一个1000MHz简略单纯场强计，使用时要专门一小我去节制增益旋钮，还不能分辩方针旌旗灯号和临近位置其它星的旌旗灯号，轻易犯错。不久前，买了一台监测CATV旌旗灯号的简略单纯频谱仪，最高频率为1000MHz，国产的，6000多元，想试着用它来测高卫星旌旗灯号。起头还不敢用，怕电缆上的10V多直流电压会把频谱仪击坏，后发先至一只工分器，一路接到领受机，另一路输出用数字万用表岑岭一下，没有年夜的直流电压，这才斗胆地接到频谱仪上，一测，还不错，旌旗灯号频谱历历在目，巨细距离清清嚣张嚣张，既能看出强度，又能分辩分歧星之间的频谱差异，更便利的是还可以把机房里正在使用的卫星旌旗灯号，扶持滥暌姑长电缆回送到天线旁边，看着频谱仪上的直不美观显示把天线微调到最佳状况，既快捷切确，又无须间断旌旗灯号,十分便利。?
4竣事语?
上述是这些年来在卫星设备的使用和维护过程中的一些经验和设法，有的问题虽小，但也确是本人在工作中思疑多时，几经周折才找到原因息争决法子。良多设法还很不完美，解决的法子也不必然最科学，今天把这些写出来，一方面但愿能对广电同业们在具体工作中有所辅佐；另一方面旨在抛砖引玉，望能引起同业们的进一步关注和切磋。
周康明 | 
