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卫星天线尺寸大小的选择与接收场强图的关系
发布者:沈阳卫星天线 发布时间:2013-01-17 阅读:563次 【字体:

卫星信号场强覆盖图来选择接收天线口径是广大卫视爱好者十分关注的话题之一。

  总的来说,在进行次项工作时,首先是要了解到欲收卫星信号覆盖的分布情况,是全波束覆盖还是分片波束覆盖,进而根据接收地所处波束覆盖的实际场强 EIRP值和区别是集体接收站还是个体单收站等情况去选择接收天线的口径大小。如大家早已熟悉接收的亚洲1号卫星就是南北两个波束覆盖卫星信号。北波束中心场强36~37dBW,主要覆盖中国、莫古、尼泊尔、南北韩等范围,南波束中心场强37dBW,覆盖东南亚等国。当作为个体接收选用1.5M天线时, 在中国大部分地区可以正常收视其北波束卫星电视节目,却不能正常接收南波束的卫视节目。又例如:位于东经113度的印尼C2星,虽然说是一颗大功率卫星, C波段信号的中心场强值高达40dBW,可由于该卫星信号主要覆盖东南亚,因而在我国大部分地区就不能以1.5M天线进行正常信号接收。还有前年升空的 “中新1号” 卫星,它的KU波段是分K1东南亚波束跟K2中亚波束。其中K1波束又分为高功率点波束(52dBW)和中功率波束(49dBW),在我国地域上,除东南沿海的 少数几外,绝大多数省区内都不可能接收到该卫星的KU波段信号。

  对于卫星信号的场强EIRP值,是以“dBW”作为单位,该单位数字越大,表示卫星的发射功率越强。目前C波段场强值由边缘到中心波束一般在32至 40dBW, KU波段场强值由边缘到中心波束则是42至60dBW。随着卫星制造技术进一步提高,卫星发射功率越来越强,卫星信号覆盖的场强值还将得到突破,从而导致地面接收天线口径日趋缩小。
其它,对一些暂时没有专用偏馈天线,需要使用原先的C波段天线接收KU节目者,当然也可根据当地实际的卫星信号场强值确定接收目标。如: KU波段场强有50至52dBW地区的单收站就能以标准的1.5M或1.8MC波段天线达到KU波段数字节目收视效果,,而KU场强达47dBW地区的单收站,一副2.4MC波段天线将完全能够胜任

天线工作原理

天线工作原理如图2所示。从图2可看出,由天线的馈源相心O发出的电磁波,照射到副面中心区域O'点的射线,经副面反射到主面边沿区域的C点,然后再经主面C点反射,发送到天线前方的空间去。射线由副面向主面行走的光程路线中,所有射线均交于F点,即称焦点。由于主、副面都是圆对称的,所以焦点F旋转一周形成焦环故称环焦天线。天线接收的工作原理与发射相同,电磁波的运行路线相反。

伺服跟踪设备的主要用途是驱动天线到所需要的指向、根据天线接收到的电磁波信号进行跟踪,使天线对准卫星,保证通信的连续可靠。它是决定天线性能的最主要的设备。跟踪可分为手动跟踪和自动跟踪,手动跟踪顾名思义是由人工进行跟踪,自动跟踪是由一套计算机系统,根据一定的条件实现的保证天线对准卫星的跟踪方式,主要有步进跟踪、单脉冲跟踪、记忆跟踪,程序跟踪等。事实上,通信卫星在静止轨道上受太阳、月球和地球不规则引力以及阳光辐射压力的影响,如果无任何维持力,就不能稳定地停留在同步轨道的预定点上,这时将有两种运动发生:一种是在预定点附近,以一天为周期进行循环运动(在空间画一个立体的8字形);另一种是以平均位置为中心缓慢地向东(或向西)漂移。通信卫星在其寿命期间,是靠星体上的火箭喷嘴定时地对卫星施以校正力来保持其位置稳定在指定地点,称为位置保持。目前卫星的位置精度已从开始时的土30/d提高到士0.10/d。大中型地球站的天线波束较窄,星体的士0.10/d漂移量已不能使大中型天线正常工作,地球站必须配置对卫星进行自动跟踪的设备。

步进跟踪又称极值跟踪,它是一步一步地控制天线在方位面内和俯仰面内交替转动,使天线逐步对准卫星,直到地球站天线接收到的信号达到最大值后,系统才进人休息状态。当接收信号下降超过预设的门限或跟踪周期时间到时,又开始进人跟踪状态,如此周而复始地工作。设备简单,机械效率高。步进跟踪的缺点是在跟踪过程中,天线始终在对准卫星的方向周围不断地摆动。另外当跟踪信号波动时,由于不能找到稳定的最大值,天线一直在最大值附近转动,长时间停不下来,同时也加剧了天线的机械磨损。若采取延长信号采样时间进行滤波,将会导致跟踪时间更长,因此在电磁环境比较恶劣的地方,步进跟踪的跟踪效果不好。另外,在跟踪倾斜轨道卫星方面,步进跟踪也不能胜任。

单脉冲跟踪能在一个脉冲的间隔时间内确定天线波束偏离卫星的方向和偏差大小,伺服系统据此实时调整天线实现实时对准卫星。单脉冲跟踪的跟踪速度和跟踪精度比步进跟踪体制要高得多,但它需要复杂的馈源系统和跟踪接收系统,并且造价很高,因此只有大型测控站采用单脉冲跟踪体制。

记忆跟踪,顾名思义就是根据以往系统记录的跟踪数据进行跟踪,由于卫星的漂移每天是有重复性的,所以根据系统记录的卫星8字形轨迹进行跟踪,在几天内还可以保证一定的跟踪精度,保证系统正常工作,但前提是系统已经记录了有效的记忆跟踪数据。由于记忆跟踪工作在开环状态,忽略了跟踪信号的变化,只是根据跟踪数据在不同时间将天线转到相应的位置上,因此当卫星进行位置保持时,原跟踪数据就不能使系统正常跟踪。

程序跟踪的优点是不需要跟踪接收机提供跟踪信号,但实现程序跟踪必须能够获得有效的跟踪参数,实现IESS412跟踪或NORAD跟踪必须获得INTEISAT11参数和NORAD数据,而且这些数据需要定期更新。另外,程序跟踪对系统的轴角指示精度和天线的指向精度要求较高




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