6米卫星发射天线控制系统工作原理及维护

2019-06-22 07:01梁积晶蒙青屏覃赞锋
视听 2019年5期
关键词:方位角限位方位

梁积晶 蒙青屏 覃赞锋

(广西广播电视地球站)

一、引言

卫星发射天线作为卫星地球站关键的播出设备,是卫星地球站正常运行的最后一个关键环节。天线是否能够正常工作,其控制系统起着非常重要的作用。天线控制系统最主要的作用,就是保证天线能够实时准确地对准特定的卫星。

二、系统的原理

广西广播电视地球站使用6米卫星发射天线作为备用发射天线,其天线控制系统(ACS)适用于交流电机驱动的两轴中小型C波段卫星通信地球站和卫星电视单收站的自动控制。天线控制系统主要包括天线驱动单元(ADU)、天线控制器单元(ACU)、信标机、天线角度传感器(旋转变压器)、交流电机及限位保护装置等。如下图1天线控制系统示意图。

ADU(天线控制单元)的功能是控制方位、俯仰及极化三个电机驱动天线转动。ADU控制方式有两种,一种是LOC(本地)控制,一种是ACU(天线控制单元)控制。LOC本地控制,是通过按键,发送控制指令直接驱动天线方位、俯仰及极化三个电机工作。ACU天线控制方式,是通过ACD天线控制编码向ADU发送指令,通过ADU来实现驱动天线转动。

ACU是整个跟踪控制系统的核心。它根据天线方位(AZ)、俯仰(EL)和极化(POL)传感器的电压,通过换算后,显示天线实时方位角度、俯仰角度、极化角度;根据面板操控键盘的状态、跟踪接收机的收到的卫星信标电平及天线状态产生控制命令,送到ADU,并把ADU送来的状态(限位、系统故障等)显示出来。

图1 天线控制系统示意图

图2 ADU控制面板

三、系统的基本操作

(一)ADU操作说明

ADU的功能是控制方位、俯仰有极化电机驱动天线转动,ACU对天线的控制也要通过ADU来实现。ADU前面板如下图2。

1.控制开关(ACU/LOC)

按下ACU/LOC按键,LOC灯亮,ADU处于本地控制方式,通过ADU面板上的开关可以手动控制天线在方位、俯仰方向、极化方向上转动。释放ACU/LOC按键,ADU处于ACU控制方式,ADU在ACU的控制下驱动天线转动。

2.转向控制开关(CW、CCW、UP、DOWN、PCW、PCCW)

按下CW、CCW、UP、DOWN开关,天线向相应方向转动。开关抬起,该方向停转。各开关表示为:CW-天线方位顺时针转动;CCW-天线方位逆时针转动;UP-天线上扬;DOWN-天线往下;PCW-极化角顺时针转动;PCCW-极化角逆时针转动。

(二)ACU简单操作说明

ACU在待机(STANDBY)状态下,LCD显示如下图3。

ACU通过接收位置状态旋转变压器、信标机等设备的信号,在LCD显示屏上显示了天线实时角度(AZ和EL)、信标跟踪接收机信号电平(signal level)。在STANDBY状态,同时给出ACU操作菜单,分别按1、2、3、4、5,可使ACU进入相应的操作模式。

1.手动模式

在STANDBY状态下,按1,ACU进入手动模式,如下图4。

在手动模式,且ADU在ACU控制下,按键盘上CW、CCW、UP或DOWN按键,可以控制天线在CW、CCW、UP或DOWN方向上转动。要使天线停止转动,只要再按一下相应的按键即可。当天线转到限位位置时(开关限位或者软件限位),天线停转,相应的限位指示在限位状态(limit status)项中显示,同时蜂鸣器发出“滴滴”叫声,以提醒操作者注意。

按EXIT键,ACU退出手动模式,返回待机状态。

2.跟踪模式

在STANDBY状态下,按键盘“2”,ACU进入跟踪模式,ACU会根据信号大小,自动调整天线位置至最佳状态。如下图5。

显示“TRACK”表示ACU当前处于跟踪模式;当前跟踪状态有三种:waitting—信号高于启动门槛,天线不跟踪;tracking—天线正在跟踪卫星;signal low—信号低于保护门槛,天线不跟踪。按EXIT键,ACU退出跟踪模式,返回待机状态。

图3 ACU显示面板

图4 ACU手动模式

四、天线控制系统(ACS)故障及处理方法

(一)故障现象:ACU显示天线方位角度不正常,有跳变情况

故障分析及处理方法:ACU显示天线方位角角度数值大范围跳变,同时有方位角限位告警,而下行监测接收信号正常,观看天线角度实际位置固定不变,应该是方位角检测出了问题。首先检查ACU方位角输入信号接口是否接触良好,有无短路或者断路情况,再检查输入信号线缆,最后检查旋转变压器。检查后发现旋转变压器的输出电压不稳定,由此判定为旋转变压器发生故障,拆出后测量各接点电阻有变化,因此造成角度位置的转换电平不稳,使ACU的A/D转换模块输出数据出现大范围跳变。更换后,天线方位角指示正常。

(二)故障现象:ACU限位告警,天线位置实际上没到限位位置

故障分析及处理方法:ACU限位告警,清除告警无效。经检查天线俯仰角和方位角还在正常位置,并没到限位位置。首先检查软限位设置,发现设置合理。再检查ACU限位输入信号接口是否接触良好,有无短路或者断路情况,发现接口端接触良好。再用万用表测量对应限位开关ACU接口,测量出该接口开路,说明限位开关故障或者信号线缆有开路。在天线底部测量限位开关的两头,发现限位开关正常工作,由此判定为中间线缆有开路现象。经过检查,发现线缆在一拐角处断开。将线缆重新焊接好,故障解决。

(三)故障现象:ACU面板显示变暗,无法看清参数数值

故障分析及处理方法: ACU面板显示变暗,可能面板显示屏故障,拆开后用万用表测量其供电电压,小于正常+5Vdc,在4.8V左右跳动,同时检查其故障记录,有电源DC故障记录,同时设定的卫星信标频率在电源重启后自动跳变到默认数值,可判断ACU电源有故障,拆开ACU电源,测量各滤波电容、变压器和控制芯片,发现220V交流滤波电容容量变小,更换后上电测量输出直流电压正常,上机后整机工作正常。

五、结束语

天线控制系统关系着天线的正常工作,虽然在平时工作过程中操作次数并不多,但是在测试或转星过程中有着非常重要的作用,因此对系统的了解是十分必要的。通过上三例故障分析,故障点多是发生在室外,这就要求我们在平时工作中,及时对故障显示告警进行处理,要加强对室外设备的巡查工作,尽量能做到隐患早发现、早处理,保障广播电视卫星信号安全播出。

图5 ACU跟踪模式

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