數字衛星電視接收天線仰角方位角極化角調試探討

李海鷗

國家新聞出版廣電總局五四二臺

數字衛星電視接收天線仰角方位角極化角調試探討

李海鷗

國家新聞出版廣電總局五四二臺

數字電視發展很快，目前數字電視信號主要是依靠衛星傳輸技術，但是在具體的操作細節方面仍然存在很多問題，本文主要對數字衛星電視接收天線仰角、方位角、極化角的調試進行探討。

仰角；方位角；極化角；調試

目前關于數字衛星電視接收天線仰角方位角極化角的調試遇到了一些技術難題。在數字電視迅猛發展的時代，一些科學家已經探討出了衛星廣播電視的原理及拋物面天線方位角、仰角和極化角的理論計算方法，并闡述如何調整衛星接收系統才能使接收到的衛星電視節目質量達到最佳。

一、數字電視進行轉播衛星的狀況

目前我國的數字、模擬衛星電視節目主要集中在鑫諾1號、亞洲2號，亞洲3S、亞洲4號、亞太6號、中衛1號6顆衛星上，下面對它們的情況進行一個簡要介紹：

鑫諾1號，發射于1998年7月18日，定點經度E110.5度，使用壽命為17.5年；亞洲2號，1995年11月28日發射，定點經度E100.4度，使用壽命為14.5年；亞洲3號，1999年8月21日發射，定點經度E106.5度，使用壽命為16年；亞洲4號，2009年4月11日發射。定點經度E122度，使用壽命為15年；亞洲6號，2005年4月12號發射，定點經度E134，使用壽命為14年；中衛1號，1998年5月30號發射，定點經度E87.5度，使用壽命為18年。

二、幾個基本參數，概念和意義

（一）天線的仰角：旋轉拋物面天線的軸線與水平面的夾角為拋物面天線的仰角。拋物面天線的仰角計算公式為EL=arctan [(cosβ-0.15113)/sinβ]，其中cosβ=cos△w×cosθ。

（二）方位角：旋轉拋物線面天線的軸線和物體水平面所成的投影與正南方的夾角為拋物面的方位角。計算公式為AZ=arcot [sinθ×cos△w]。

（三）極化角：在饋源中矩形波導的安裝方式決定了拋物面天線的極化角Ψ。以地面為基準定義，可將極化現象分為水平極化與垂直極化兩種。其中水平極化是指呈矩形的波導口窄邊與水平面保持平衡，同樣，垂直極化則是指相應窄邊與地面呈直角的情況。有研究顯示，衛星下行信號由于受到多種因素影響，在大多數情況下往往無法嚴格達到水平或垂直極化狀態，其具體方向與接收天線所在部位的經度水平呈一定相關性。為了方便對天線的極化方向和衛星下行信號的極化方向進行統一處理，其接收的天線饋源中波導口需要傾斜于地面，呈一定的夾角放置。接收天線的極化角公式為：Ψ=arctan(sin△w／tanθ)。

（四）極化波。電磁波的電場強度矢量E一旦具備可以判定的振動方向，那么這種現象就可以稱為偏振，極化波產生在以這種形式傳播的電磁波中。而極化波又分為水平極化波和垂直極化波兩類，電磁波的電場只在水平方向作用的稱為水平極化波，相反，電磁波的電場只在垂直方向產生作用的稱為垂直極化波。

三、仰角、方位角、極化角的局部調節

首先需要對衛星天線進行調整，保證其接收方式對準衛星，其饋源波導還必須適應下行信號的極化度，這樣做是為了提高信噪比，也是為了解決在實際生活中出現的電視廣播衛星的下行信號到達地面后，其強度降低的問題。

（一）仰角調整。

在調整正饋天線時，可以采用一些簡易的操作方法，如準備一個3 cm×3cm、長度略大于天線直徑的直木條，在其中心處做一個記號A，并在鍋沿平面上找到其的中心位置并標記為B，推薦使用十字交叉法來操作。讓木條與天線邊沿重合，并使其中心A與鍋沿平面中心B重合，準備一個量角器和一個小釘，在量角器的角度線中心O處打一小孔；用小釘插入孔中，再將小線錘系在該小孔上；讓量角器和木條朝下的平面重合，，使其角度線中心點A與木板中心位置B重合。線錘的垂線與木板之間會形成一個夾角，這個夾角α即為天線的仰角值，這個仰角值可以利用量角器測出。

（二）方位角調整。一般分為兩個步驟，第一，要找好方向，方位角以地理正南為基準，偏西為正，偏東為負。要想測出一個地方正南方向的方位角，必須利用指南針確定地磁南極方向，再利用當地氣象臺、天文臺、飛機導航臺等部門提供的磁偏角，得到地理正南方。第二步：具體調整。在衛星接收天線底腳處的平面上，平放一張稍大一點的白紙。白紙的四角用小石塊壓住；準備一個直線錘，一張白紙，一個量角器，把直線垂的一端放在天線鍋底心的外側，在其正下方放置白紙，記下記號A，然后拿出指南針依據A為中心找出磁南方向，參照磁偏角表，在紙上畫出磁南方向的一條射線B，參照這個來修改當地的正南方向并且在白紙上畫出。接著，以正南方向的射線ON為基準，并結合實際方位角，畫出其方位角的朝向射線OA；最后，再用線錘一段沿著天線邊沿下落，根據線錘下落的結果從水平方向慢慢調整天線的角度，確保線錘的投影點正好落在OA射線上，這樣，對方位角的局部調整工作就完成了。

（三）極化角調整。依據上面的調整，調整工作已經完成大部分，然后進行極化角的調整，調整極化角是為了確保接收天線饋源中波導管的極化方向平行于衛星下行信號電磁波的極化方向。對于下行信號電磁波的極化方向的判斷可以從資料中得出，一般情況下，饋源矩形波導口的窄邊與大地平面所成的方向決定著極化類別，呈水平方向時為水平極化，呈垂直方向時為垂直極化。極化轉角的出現是在實際情況中罕見的現象，因為不同的地點和不同的衛星，其在接受線極化波時，矩形波導口的窄邊與水平面有一定的夾角，這種現象就會出現。所以在實際操作中，調整應該依據衛星接收圖像質量的優劣，另外調整的工作還沒有完成，還需要再進行細調。

四、仰角、方位角與極化角細調

上面對極化角，仰角，方位角的細調主要是為了保證接收天線的仰角，方位角，極化角及饋源處在一個合適的位置，也相應地提高衛星天線接收的電視圖像和聲音的質量，場強儀或數字衛星電視接收機的信號強度這種顯示方法也可以幫助天線的調整和接收。第一步是先細調仰角、方位角、極化角，保證信號場強的輻射作用，第二步，接著對于饋源的調整需要從不同方向，上、下、左、右來進行操作，使其相位中心與反射面焦點處在同一個方向，保證信號的準確性，最后對極化角進行細調，進一步提高信號接收質量。

結語

縱觀數字電視的發展，目前數字電視信號主要應用衛星傳輸技術，數字衛星電視信號的接收方法同樣可以適用于模擬衛星電視信號的接收方法，一般情況下，都是利用室外拋物面狀天線，以數字衛星電視信號—電磁波的形式進行信號的接收，但由于數字電視信號的復雜性，接收數字電視衛星信號時的“尋星”過程因為存在很多不確定因素，較難把握其精確性，遠比接收模擬衛星電視信號困難得多，數字衛星電視接收天線仰角、方位角、極化角的調試需要進一步深入研究。

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