501台现有天线场地增建两面12米口径C频段抛物面天线可行性分析

侯俊东

内蒙古新闻出版广电局监管中心 内蒙古 呼和浩特市 010050

高清电视是现代信息技术发展的必然趋势，为提高节目生产能力和节目质量，满足广大人民群众日益提升的视听需求，更好地展示自治区成立70年来的成就，内蒙古自治区广播电视局拟建设自治区蒙汉语高清同播频道节目（含15 套广播节目）上星传输系统，进一步提高我区卫视高清节目在全国范围的影响力。根据《广电总局科技司关于高清同播频道卫星传输有关工作的通知》（技卫字〔2010〕178 号）中“卫视高清同播频道与卫视标清频道分开分别上星传输”的要求，在501 台实现高清同播频道上行传输需新建两面12米口径C 频段天线，作为主备天线同时指向中星6A 卫星或中星6C 卫星，承担2 套高清电视节目及15 套广播节目的上行任务。

1 现有构建物布局

场区南侧沿东西方向排列三面在播天线，分别是11 米口径C 频段天线、12 米口径C 频段天线及7.3 米口径C 频段天线，均指向中星6B卫星，天线俯仰角度（EL） 为42.73°，方位角度（AZ）为5.88°（南偏东）。12 米口径天线基础高度为3 米，天线俯仰角为0°时主面下缘相较基础高0.5 米。场区东侧建有一栋楼房，如图1 所示。

图1 场区现有构建物布局示意图

2 新建天线遮挡分析

GY/T5041-2012 标准中规定，以天线口面为出发点向前延伸形成圆柱体的保护角度为10°，结合《中国卫通用户地球站入网技术要求》中规定的偏移角度为15°，在进行天线遮挡分析计算时，选取天线指向卫星时的方位角、俯仰角均偏移15°，同时满足上述标准、技术要求中规定的保护角度、偏移角度要求。

2.1 新建天线布局

在在播天线北侧、楼房西侧，按东西向单排排列新建1 天线、新建2 天线，其中，新建1 天线位于东侧，新建2 天线位于西侧，如图2 所示。

图2 新建天线布局示意图

2.2 遮挡物体选取

中星6A 卫星、中星6C 卫星（待发射）定点经度均大于场区经度，以场区为参照物，两颗卫星的轨道位置在场区的东南方向，场区南侧在播天线、东侧楼房可能对新建天线的上下行波束产生遮挡。故选取南侧12 米天线和东侧主楼为遮挡物，同时考虑两面新建天线相互间的影响进行计算。

2.3 以南侧在播12米天线为基准遮挡计算

以新建天线基础高度与在播12 米口径天线处于同一水平面，天线立柱等高计算，因此，其对新建天线的遮挡高度仅为天线主面在垂直方向的投影高度（h），如图3 所示，其中，d 为天线口径，EL 为天线指向卫星时的俯仰角，a 为天线口面与天线下缘水平延长线之间的夹角。

图3 12 米在播天线指向示意图

根据以下公式：

计算 h 为 8.81 米。

新建天线指向中星6A 卫星。

（1）新建天线方位角、俯仰角

新建天线指向125°E 卫星，地球站经度为111.67°E，地球站纬度为40.75°N。

根据以下公式：

式中：Δλ—卫星定点经度-地球站经度

φ—地球站纬度

计算 EL 为 40.94°。

根据以下公式：

计算AZ 为20.8°（南偏东）。

（2）新建1 天线主面下缘与在播12 米天线主面上缘垂线的间距

新建1 天线主面下缘与在播12 米天线主面上缘垂线的间距（d1）如图4 所示，EL 为天线指向卫星时的俯仰角，θ为天线入网偏移角，EL1为天线俯仰偏移角。

图4 新建1 天线主面下缘与在播12 米天线主面上缘垂线的间距示意图

新建天线俯仰角度（EL）为40.94°，天线入网时，按照卫星公司相关要求，新建天线以指向卫星时的俯仰角度为0°，应能够向下最大偏移（θ）15°，因此，天线俯仰偏移角（EL1）取值为25.94°。

根据以下公式：

计算 d1为 18.11 米。

（3）新建1 天线左缘与东侧楼房西墙北向延长线的间距

新建1 天线与楼房西墙北向延长线的间距（d2）如图5 所示，AZ 为天线指向卫星时的俯仰角，θ为天线入网偏移角，AZ1为天线方位偏移角，d2'为新建1 天线左缘与楼房西南角的间距，a1为d2' 线与天线左缘水平延长线之间的夹角，d1'为新建1 天线左缘与楼房南墙西向延长线的间距，d1'' 为在播12 米口径天线上缘垂线东向延长线与楼房南墙西向延长线间距。

图5 新建1 天线与楼房西墙北向延长线的间距示意图

新建1 天线方位角（AZ）为20.8°，天线入网时，按照卫星公司相关要求，新建天线以指向卫星时的方位角度为0°，应能够向东最大偏移（θ） 15°，因此，方位角（AZ1） 取值为35.8°。

如图1 所示，经测量、计算在播12 米口径天线上缘垂线东向延长线与楼房南墙间距d1'' 为3.85米，根据以下公式：

计算 d1’为 14.26 米。

根据以下公式：

计算 d2’ 为 17.58 米。

根据以下公式：

计算a1为54.2°。

根据以下公式：

计算 d2为 10.28 米。

（4）新建2天线左缘与新建1天线右缘的间距

新建2 天线左缘与新建1 天线右缘的间距（d3）如图6 所示，其中AZ、AZ’为天线指向卫星时的俯仰角，θ、θ’为天线入网偏移角，a1、a1’为天线方位偏移角与天线主面左缘连线的夹角，a2为新建2 天线主面左缘与新建1 天线主面右缘连线的夹角，d’为新建1 天线主面右缘与天线主面左缘连线垂线。

图6 新建2 天线左缘与新建1 天线右缘的间距示意图

新建1 天线方位角（AZ）为20.8°，向东最大偏移（θ）15°，根据以下公式：

计算a1为54.2°。

根据以下公式：

计算a2为20.8°。

根据以下公式：

计算d’为4.26 米。

新建2 天线位于新建1 天线西侧，在新建2 天线入网时，按照卫星公司相关要求，新建2 天线以指向卫星时的方位角度为0°，应能够向东最大偏移15°，因此a1’与a1取值相同，为54.2°。

计算 d3为 3.07 米。

同理，新建天线指向中星6C 卫星（130°E）时，计算新建天线指向卫星俯仰角（EL） 为39.27°，方位角（AZ）为29.08°（南偏东）。

新建1 天线主面下缘与在播12 米天线主面上缘垂线的间距d1为19.54 米。

新建1 天线左缘与东侧楼房西墙北向延长线的间距 d2为 15.19 米。

新建2 天线左缘与新建1 天线右缘的间距d3为5.65 米。

2.4 以东侧楼房为基准

新建天线指向中星6A 卫星（125°E）。

（1）东侧楼房遮挡高度

根据2.3 计算结果，新建天线EL 为40.94°，AZ 为20.8°（南偏东）。新建1 天线位于东侧，距离楼房最近。新建2 天线与楼房的间距大于新建1天线与楼房的间距，若楼房对新建1 天线没有遮挡，对新建2 天线也不会造成遮挡。

新建1 天线主面下缘高度：

新建1 天线主面下缘高度（h4）如图7 所示，其中，d 天线口径，h 为新建1 天线主面在垂直方向的投影高度，h1为天线指向卫星后主面下缘相较俯仰角为0°状态时的抬升高度，h2为天线俯仰角为0°时主面下缘相较基础高0.5 米，h3为天线基础高度。

图7 新建1 天线下缘高度示意图

根据以下公式：

计算 h 为 9.06 米。

根据以下公式：

计算 h1为 1.47 米。

12 米口径天线基础高度（h3）为3 米，天线俯仰角为0°时主面下缘相较基础高度（h2）为0.5米，根据以下公式：

计算 h4为 4.97 米。

楼房遮挡高度：

经人工对现有楼体高度测量，并估算“平改坡”高度，楼房高度为21 米。

根据上述计算，楼房对新建天线1 的遮挡高度（h5）为：

21-4.97=16.03（米）

（2）新建1 天线主面下缘与东侧楼房西北角的间距

新建1 天线主面下缘高度与楼房西北角的间距（d1）如图8 所示，EL 为天线指向卫星时的俯仰角，θ为天线入网偏移角，EL1为天线俯仰偏移角，h5为楼房遮挡高度。

新建天线俯仰角度（EL）为40.94°，天线入网时，按照卫星公司相关要求，新建天线以指向卫星时的俯仰角度为0°，应能够向下最大偏移（θ）15°，根据以下公式：

计算EL1为25.94°。

根据以下公式：

计算 d1为 32.95 米。

图8 新建1 天线主面下缘与楼房西北角的间距示意图

（3）新建1 天线下缘与东侧楼房西墙北向延长线的间距

新建1 天线下缘与楼房西墙北向延长线的间距（d2）如图9 所示，其中，d1为天线主面下缘与楼房西北角的间距，AZ为天线指向卫星时的方位角。

新建 1 天线方位角 （AZ） 为 20.8° （南偏东），根据以下公式：

计算 a 为 69.2°。

根据以下公式：

计算 d2为 11.7 米。

（4）新建1 天线下缘与东侧楼房北侧西向延长线的间距

新建1 天线下缘与楼房西墙北向延长线的间距（d3’）如图9 所示。

图9 新建1 天线下缘与楼房西墙北向延长线的间距示意图

新建 1 天线方位角 （AZ） 为 20.8° （南偏东），根据以下公式：

计算d3’为30.8 米。

（5）新建2天线左缘与新建1天线右缘的间距

计算过程参见2.3（4）节。

新建2 天线左缘与新建1 天线右缘的间距（d3） 为 3.07 米。

同理，新建天线指向中星6C 卫星（130°E）时，计算新建天线指向卫星俯仰角（EL） 为39.27°，方位角（AZ）为29.08°（南偏东）。

新建1 天线主面下缘与东侧楼房西北角的间距 d1为 35.8 米。

新建1 天线左缘与东侧楼房西墙北向延长线的间距 d2为 17.4 米。

新建1 天线下缘与东侧楼房北侧西向延长线的间距d3’为31.29 米。

新建2 天线左缘与新建1 天线右缘的间距d3为5.65 米。

2.5 新建天线间距数据汇总

新建天线间距数据汇总表

据汇总数据显示：新建1 天线主面下缘与在播12 米天线主面上缘垂线的间距保持19.54 米，同时，新建1 天线左缘与东侧楼房西墙北向延长线间距保持17.4 米，新建1 天线下缘与东侧楼房北侧西向延长线的间距保持31.29 米，新建2 天线左缘与新建1 天线右缘的间距保持5.65 米的间距，即可以无遮挡地指向中星6A、中星6C 卫星，同时满足保护角度、偏移角度要求。

结 语

在现有面积为59.7 米53.5 米的天线场地上建设两面12 米口径C 频段天线理论上可行。在工程实施前，需天线厂家根据天线作业场地要求、功放室建设场地要求及地勘等因素，进一步确定两面天线的具体建设位置。