数字卫星电视接收天线仰角方位角极化角调试探讨

李海鸥

国家新闻出版广电总局五四二台

数字卫星电视接收天线仰角方位角极化角调试探讨

李海鸥

国家新闻出版广电总局五四二台

数字电视发展很快，目前数字电视信号主要是依靠卫星传输技术，但是在具体的操作细节方面仍然存在很多问题，本文主要对数字卫星电视接收天线仰角、方位角、极化角的调试进行探讨。

仰角；方位角；极化角；调试

目前关于数字卫星电视接收天线仰角方位角极化角的调试遇到了一些技术难题。在数字电视迅猛发展的时代，一些科学家已经探讨出了卫星广播电视的原理及抛物面天线方位角、仰角和极化角的理论计算方法，并阐述如何调整卫星接收系统才能使接收到的卫星电视节目质量达到最佳。

一、数字电视进行转播卫星的状况

目前我国的数字、模拟卫星电视节目主要集中在鑫诺1号、亚洲2号，亚洲3S、亚洲4号、亚太6号、中卫1号6颗卫星上，下面对它们的情况进行一个简要介绍：

鑫诺1号，发射于1998年7月18日，定点经度E110.5度，使用寿命为17.5年；亚洲2号，1995年11月28日发射，定点经度E100.4度，使用寿命为14.5年；亚洲3号，1999年8月21日发射，定点经度E106.5度，使用寿命为16年；亚洲4号，2009年4月11日发射。定点经度E122度，使用寿命为15年；亚洲6号，2005年4月12号发射，定点经度E134，使用寿命为14年；中卫1号，1998年5月30号发射，定点经度E87.5度，使用寿命为18年。

二、几个基本参数，概念和意义

（一）天线的仰角：旋转抛物面天线的轴线与水平面的夹角为抛物面天线的仰角。抛物面天线的仰角计算公式为EL=arctan [(cosβ-0.15113)/sinβ]，其中cosβ=cos△w×cosθ。

（二）方位角：旋转抛物线面天线的轴线和物体水平面所成的投影与正南方的夹角为抛物面的方位角。计算公式为AZ=arcot [sinθ×cos△w]。

（三）极化角：在馈源中矩形波导的安装方式决定了抛物面天线的极化角Ψ。以地面为基准定义，可将极化现象分为水平极化与垂直极化两种。其中水平极化是指呈矩形的波导口窄边与水平面保持平衡，同样，垂直极化则是指相应窄边与地面呈直角的情况。有研究显示，卫星下行信号由于受到多种因素影响，在大多数情况下往往无法严格达到水平或垂直极化状态，其具体方向与接收天线所在部位的经度水平呈一定相关性。为了方便对天线的极化方向和卫星下行信号的极化方向进行统一处理，其接收的天线馈源中波导口需要倾斜于地面，呈一定的夹角放置。接收天线的极化角公式为：Ψ=arctan(sin△w／tanθ)。

（四）极化波。电磁波的电场强度矢量E一旦具备可以判定的振动方向，那么这种现象就可以称为偏振，极化波产生在以这种形式传播的电磁波中。而极化波又分为水平极化波和垂直极化波两类，电磁波的电场只在水平方向作用的称为水平极化波，相反，电磁波的电场只在垂直方向产生作用的称为垂直极化波。

三、仰角、方位角、极化角的局部调节

首先需要对卫星天线进行调整，保证其接收方式对准卫星，其馈源波导还必须适应下行信号的极化度，这样做是为了提高信噪比，也是为了解决在实际生活中出现的电视广播卫星的下行信号到达地面后，其强度降低的问题。

（一）仰角调整。

在调整正馈天线时，可以采用一些简易的操作方法，如准备一个3 cm×3cm、长度略大于天线直径的直木条，在其中心处做一个记号A，并在锅沿平面上找到其的中心位置并标记为B，推荐使用十字交叉法来操作。让木条与天线边沿重合，并使其中心A与锅沿平面中心B重合，准备一个量角器和一个小钉，在量角器的角度线中心O处打一小孔；用小钉插入孔中，再将小线锤系在该小孔上；让量角器和木条朝下的平面重合，，使其角度线中心点A与木板中心位置B重合。线锤的垂线与木板之间会形成一个夹角，这个夹角α即为天线的仰角值，这个仰角值可以利用量角器测出。

（二）方位角调整。一般分为两个步骤，第一，要找好方向，方位角以地理正南为基准，偏西为正，偏东为负。要想测出一个地方正南方向的方位角，必须利用指南针确定地磁南极方向，再利用当地气象台、天文台、飞机导航台等部门提供的磁偏角，得到地理正南方。第二步：具体调整。在卫星接收天线底脚处的平面上，平放一张稍大一点的白纸。白纸的四角用小石块压住；准备一个直线锤，一张白纸，一个量角器，把直线垂的一端放在天线锅底心的外侧，在其正下方放置白纸，记下记号A，然后拿出指南针依据A为中心找出磁南方向，参照磁偏角表，在纸上画出磁南方向的一条射线B，参照这个来修改当地的正南方向并且在白纸上画出。接着，以正南方向的射线ON为基准，并结合实际方位角，画出其方位角的朝向射线OA；最后，再用线锤一段沿着天线边沿下落，根据线锤下落的结果从水平方向慢慢调整天线的角度，确保线锤的投影点正好落在OA射线上，这样，对方位角的局部调整工作就完成了。

（三）极化角调整。依据上面的调整，调整工作已经完成大部分，然后进行极化角的调整，调整极化角是为了确保接收天线馈源中波导管的极化方向平行于卫星下行信号电磁波的极化方向。对于下行信号电磁波的极化方向的判断可以从资料中得出，一般情况下，馈源矩形波导口的窄边与大地平面所成的方向决定着极化类别，呈水平方向时为水平极化，呈垂直方向时为垂直极化。极化转角的出现是在实际情况中罕见的现象，因为不同的地点和不同的卫星，其在接受线极化波时，矩形波导口的窄边与水平面有一定的夹角，这种现象就会出现。所以在实际操作中，调整应该依据卫星接收图像质量的优劣，另外调整的工作还没有完成，还需要再进行细调。

四、仰角、方位角与极化角细调

上面对极化角，仰角，方位角的细调主要是为了保证接收天线的仰角，方位角，极化角及馈源处在一个合适的位置，也相应地提高卫星天线接收的电视图像和声音的质量，场强仪或数字卫星电视接收机的信号强度这种显示方法也可以帮助天线的调整和接收。第一步是先细调仰角、方位角、极化角，保证信号场强的辐射作用，第二步，接着对于馈源的调整需要从不同方向，上、下、左、右来进行操作，使其相位中心与反射面焦点处在同一个方向，保证信号的准确性，最后对极化角进行细调，进一步提高信号接收质量。

结语

纵观数字电视的发展，目前数字电视信号主要应用卫星传输技术，数字卫星电视信号的接收方法同样可以适用于模拟卫星电视信号的接收方法，一般情况下，都是利用室外抛物面状天线，以数字卫星电视信号—电磁波的形式进行信号的接收，但由于数字电视信号的复杂性，接收数字电视卫星信号时的“寻星”过程因为存在很多不确定因素，较难把握其精确性，远比接收模拟卫星电视信号困难得多，数字卫星电视接收天线仰角、方位角、极化角的调试需要进一步深入研究。

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