□張 元 王 毅
衛星信號具有覆蓋面廣、可靠性高等特點,已經成為廣播電視行業傳輸信號重要手段。在實際工作中因換星、更換天線等情況都需要對衛星接收天線重新調整,作為廣播電視系統的工程技術人員,熟練掌握衛星接收天線調整的相關方法很有必要。
衛星通信主要利用人造地球衛星作為中繼站來轉發無線電波,從而實現兩個或多個地球站之間的通信,衛星通信系統主要由衛星和地球站組成。
根據IEEE的定義,衛星通信頻段的劃分如下:UHF波段(300MHz-1GHz)、L 波段(1-2GHz)、S 波段(2-4GHz)、C 波段(4-8GHz)、X 波段(8-12GHz)、Ku 波段(12-18GHz)、K 波段(18-27GHz)、Ka 波段(26.5-40GHz)、U 波段(40-60GHz)、E 波段(60 -90GHz)、F 波段(90-140GHz)等。目前我國采用C 波段和Ku 波段進行廣播電視節目信號的傳輸。C 波段轉發器功率相對較小,因此地面接收站天線口徑一般較大,安裝維護較為復雜,但受天氣影響小,因波束寬故對星精度要求低;而Ku 波段轉發器功率比較大,地面接收站天線小,便于安裝和維護,但受雨衰影響大,因波束窄故對星精度要求高。
第一,準備器材工具。需要的器材包括衛星接收機、單極化高頻頭、頻譜儀、功分器、指南針、坡度儀、同軸電纜、工具、線纜盤等。
第二,了解衛星及節目參數。提前了解的衛星相關數據有衛星的軌道位置,接收天線所處的經緯度,衛星轉發器的下行頻率、符號率和極化方式,高頻頭的本振頻率,音視頻節目PID 等。若沒有這些數據,可以利用電腦(或手機)下載對星軟件,可獲得所需的方位角、俯仰角和極化角等參數。
第三,設備連接。因LNB 工作需要由衛星接收機供電(水平極化為+13VDC,垂直極化為+18VDC),所以將LNB 輸出信號經功分器分配后分別與衛星接收機和頻譜儀相連。若無頻譜儀則將衛星接收機直接與LNB 相連即可。
第四,天線粗調。首先通過指南針確定方位角,并在天線正下方畫條輔助線,參考輔助線調整接收天線方位,以高頻頭和天線反射面中點的連線與輔助線平行為準。其次進行俯仰角調整。可借助坡度儀或量角器等工具,測量高頻頭與鍋體垂面中點延長線和地面的夾角。由于Ku 波段天線對天線方位角精度要求較C 波段更高,故對天線方位角的粗調應盡可能精確。
第五,天線微調。在完成天線粗調后,即進行加電細調。首先用筆記本連接衛星接收機,更改接收機的參數設置,給LNB 供電工作。設置頻譜分析儀中心頻率為衛星信號下行頻率與LNB本振頻率之差的絕對值,即:f=│f 下行-f 本振│,將分析儀掃描帶寬設置為30MHz,然后調整參考電平和刻度值,使頻譜波形處于屏幕中央。完成設置后,衛星接收機應出現信號強度,頻譜儀中心頻點波形應有一個小的凸起。此時水平方向緩慢轉動天線,觀察接收機的信號質量及信號強度變化和頻譜儀波形的改變。由于衛星接收機解調信號有一定延時,故應以頻譜儀為主進行調整。當頻譜儀中心頻點凸起信號波形逐漸變大時,即繼續該方向微調;變小時,即向相反方向調整,重復幾次即可找到一個波幅最大的位置。此后對天線俯仰角進行調整,方法和原理同方位角調整類似。若無頻譜分析儀,則根據衛星接收機信號質量和強度進行調整,信號強度越高誤碼率越低越好。
經多次微調后,天線的方位角和俯仰角已經基本處于最佳位置,此時對天線焦距和極化角進行調整。焦距的調整,主要依靠改變高頻頭在固定架上伸出的長度來實現;極化角的調整則主要依靠轉動高頻頭在固定架上的位置來實現,兩者均可根據衛星接收機狀態進行調整。
因最終的使用是以衛星接收機的輸出為準,所以天線調整的最終狀態應以衛星接收機的信號質量最好、強度最大、誤碼率最低為準,頻譜儀僅作為調整工具使用。
第六,天線的加固和維護。在完成天線對星以后,應立即對天線進行緊固,避免雷雨大風等因素導致天線位置改變。除了對天線基座的螺絲固定外,還應用鋼絲繩和緊線器對其緊固。完成上述工作后,還應對天線基座和拉繩進行涂抹黃油等防銹處理,并對各電纜接頭進行適當的防水處理。
一般對星時,可直接根據衛星信號信標進行調整即可。如衛星Ku 波段轉發器信標信號強度較低、帶寬窄,則可根據載波信號進行校準,該信標信號更適合在調整完成后,進行確認使用。Ku 波段信標和下行載波經高頻頭下變頻后的頻譜如下圖所示。
天線調好后,在緊固螺絲和拉線時應當注意對角方向逐步緊固,特別是拉繩緊固時并非越緊越好,應時刻注意衛星接收機和頻譜儀參數變化,避免造成天線接收方向改變。如果確實缺少指南針,坡度儀等儀器,可以借助智能手機進行粗略調整。手機上可以下載諸如超級工程師等App,利用手機自帶的電子羅盤、GPS 模塊,重力感應模塊、陀螺儀模塊等進行粗略方位角和俯仰角的調整。

Ku波段信標頻譜圖

12515MHz 載波頻譜圖
對于已調整到位的衛星天線,應及時對各項參數包括衛星接收機設置和運行狀態等進行記錄,在接收天線上做好方位角和俯仰角標記,以方便日后的使用維護。
①施 劍:《淺談衛星接收天線調星經驗》,《數字化用戶》,2014年第2 期。
②張學軍:《地位天線捕星策略與技巧》,《有線電視技術》,2006年第3 期。
③張 皓:《地面衛星天線的調試方法和技巧》,《環球市場信息導報》,2013年06期。