關于地面站天線對準衛星調試方法的探討

胡靜波

任何一條衛星通信線路都包括發端和收端地面站、上行和下行線路以及通信衛星轉發器，衛星地面站是衛星系統中的一個重要組成部分。地面站的基本作用是向衛星發射信號，同時接收由其它地面站經衛星轉發來的信號。地面站天線對準衛星的精度直接決定了收發信號的強度，其調試方法至關重要。

一、地面站天線對準衛星指向的計算

地面站天線觀察衛星的參數是由地面站天線的位置和同步軌道衛星的位置確定。靜止衛星的位置用其星下點的經度表示，地面站天線的位置用所在地的地理經度和地理緯度表示。根據地面站天線所在地的經度和緯度以及衛星經度，就可計算出天線對準衛星的方位角（AZ）、俯仰角（EL）和極化角（Apol）。

設地面站的緯度為fe （北緯為正，南緯為負），經度為le （東經為正，西經為負），衛星經度為ls （東經為正，西經為負），方位以正北為零，順時針方向為正。則利用靜止衛星和地面站的幾何關系，由幾何學和球面三角學很容易推導出地面站天線對準衛星的方位角AZ、俯仰角EL和極化角Apol的計算公式。公式如下：

二、地面站天線對準衛星的步驟

第一步：建立測試系統，將頻譜分析儀與低噪聲放大器連接，接入地面站天線，然后調試天線，對準衛星。需要注意的是，直流電源的接線是否正確，其輸出電壓是否符合低噪聲放大器的供電要求，注意千萬不能給低噪聲放大器供電的正負級接反，否則會損壞低噪聲放大器；檢查低噪聲放大器的直流供電線和射頻線是否分開，若射頻線和直流線沒有分開的話，頻譜分析儀的輸入端應加隔直流器。

第二步：測試系統加熱預電。①給頻譜分析儀加電。打開頻譜儀的電源開關，則頻譜儀開始自檢，頻譜儀自檢完畢后，可以按頻譜儀的硬鍵 PRESET；②低噪聲放大器加電。給低噪聲放大器加電，一般情況下，由于放大器噪聲的影響，在放大器工作頻段內，其噪聲電平抬高。

第三步：預置天線的極化角。依據計算的極化角和極化旋向確定方法。粗略的設置天線極化。

第四步：預置天線的仰角。用伺服控制系統（或手動）轉動天線俯仰到某一位置，用量角器或羅盤測定天線仰角，直到測量的天線仰角近似等于仰角的理論計算值。圖4所示為天線仰角測量方法的示意圖。

第五步：預置天線的方位角。依據地面站天線安裝地基方向，用羅盤測定天線大致方位角，然后在方位上轉動天線，使天線方位大概指向計算的方位角。見圖6。

第六步：預置頻譜分析儀的狀態參數。設置頻譜儀的射頻衰減ATTEN為0dB，頻譜分析儀的起始頻率為衛星轉發器的下限頻率，停止頻率為頻譜儀的上限頻率。例如Ku波段衛星，可設置頻譜儀起始頻率12.25GHz，停止頻率為12.75GHz。

第七步：用頻譜分析儀的尋找衛星頻譜信號。通過步驟1～6后，驅動天線在方位方向上（一般±10°范圍內即可）掃描，同時用頻譜儀觀察衛星信號頻譜，若發現頻譜儀接收到衛星信號，繼續微調地面站天線方位和俯仰，使頻譜儀接收的衛星頻譜信號最大。

第八步：用頻譜分析儀的尋找衛星頻譜信號。收到衛星最大頻譜信號后，進一步調整頻譜儀參數，例如可設置頻譜儀的中心頻率為信標頻率。設置頻譜儀的中心頻率為衛星的信標頻率，然后按硬鍵SPAN后，接著按軟鍵SPAN（此時頻譜儀分辨帶寬、視頻帶寬和掃描時間處于連鎖自動狀態），用上下鍵減小SPAN的大小，直到SPAN為50KHz此時用頻譜儀若觀察到衛星信標信號，則繼續微調地面站天線方位和俯仰，直到頻譜儀接收到的衛星信標信號最大。

第九步：精確對準天線。將頻譜分析儀的SPAN設置為0，微調天線的方位和俯仰，使天線的波束中心精確對準衛星。

一般情況下，通過上述步驟即可調整天線對準衛星。若在計算方位角±10°范圍內掃描天線，仍接收不到衛星信號，則說明天線地基不平，測量的天線仰角偏離衛星方向較大，此時要使天線仰角以大約天線波束寬度的間隔升高或降低（一般在±3°范圍即可），方位調整范圍可大些，重復前面的調整步驟，直到頻譜儀收到衛星信標信號，最后精確調整天線的方位和俯仰，使頻譜儀接收到的信標信號最強，即天線對準衛星。

（作者單位：國家新聞出版廣電總局五六四臺）