Vertex7200天线控制系统的应用与维护

□ 李 凌 覃柳俊

一、引言

卫星发射天线主波束与卫星方向之间的夹角称为天线指向误差，为保证卫星信号传输质量，地球站的有效全向辐射功率（EIRP）稳定度和天线极化隔离度应满足规定指标，天线指向误差应该足够小。因卫星与地球之间存在着相对运动，且地球站卫星发射天线半功率角一般较小，大口径发射天线应配备天线自动跟踪系统。下面以广西广播电视地球站使用的Vertex7200型天线控制系统为例，对该系统的结构组成、运行配置及故障排查处理方法进行详细介绍，与大家交流。

二、天控器系统的结构组成及主要功能

图1 天线控制器系统构成框图

图1为7200天线控制器系统构成框图，系统主要构成部分包括天线驱动单元（ADC）、天线控制单元（ADU）、位置传感器、连接电缆等。7200是一个可支持手动与自动控制模式的天线指向系统，通过调整天线位置以接收一个或多个通信卫星的峰值信号。该系统具有快速多卫星接入、高复杂度的倾斜轨道卫星跟踪功能，7200天控系统提供了完善的标准天线位置控制模式以及多种先进的跟踪模式。在自动跟踪方面，7200系统采用一种新的系统控制操作方法，此方式具有独特的定向环境，为多目标（卫星）建立各自的系统特性。用户可以通过这种方式为每个目标分别设置跟踪模式、信标频率和斜率等，并且为与目标相关的预测及编程跟踪数据建立对应的数据库。一旦配置完成，对于特定目标的跟踪操作将以完全自动的方式启动和维护，只需调用目标的名称即可，降低了对操作人员专业知识的依赖性和人工干预可能造成的风险，大幅提高了系统运行的可靠性。

三、7200天控器的功能配置

步进跟踪是手动跟踪模式中最常用的方式，掌握了步进跟踪主要参数的定义和设置规律（如表1），在一定程度上也确保了天线对星的精准度。

表1 步进跟踪模式主要参数配置

四、天线控制系统的故障确认及处理方法

（一）系统故障的手动清除/确认

清除/确认系统故障功能可以清除系统中的历史错误，也可以手动确认ACU无法自动消除的错误。如果存在无法确认的错误：1.所有无法确认的错误将会以逆显的形式在显示屏上出现（包括之前确认但反复出现的错误）；2.如果声音报警功能开启，ACU会发出持续的告警提示音，确认故障可消除声音告警。

某些故障不能通过ACU确认，需要在ACU外部采取措施来清除故障，例如驱动柜上的紧急停机按钮闭合，必须先在驱动柜上松开该按钮，才能消除故障。有些错误是“锁定”的，即使手动确认了故障，故障仍然会反复出现，例如“跟踪信号输入饱和”，告警信息指示跟踪信号输入超过10伏直流电，ACU无法使用该电压进行正常跟踪，此闭环式的故障是因为错误经常性的间歇发生，更重要的是必须在手动清除故障告警前，准确的判断出故障原因并进行处理。要清除系统故障，可在Main menu选择Clear/correct system faults功能，典型故障列表如表2。

表2 典型故障列表

（二）天线控制系统典型故障（表3）

表3 天线移动中的典型故障列表

（三）天线无法移动（Immobile Fault）故障排除实例

图2 天线无法移动告警及移动限制菜单设置界面

我站在2019年某日对12米天线进行卫星跟踪操作时，系统提示AZ/EL immobile错误（图2）。对编码器与天线连接组件、驱动柜接口电缆电缆、I/O板等进行检查后，排除了硬件故障的可能性。天线移动限制配置菜单中的immobile/reversed timeout及immobile/reversed tolerance设置项指定了immobile/reversed两种错误的时间及角度差门限，经过多次尝试两项参数不同的组合，验证了适当延长时间门限或提高角度差数值，可以消除和减少这两种错误的发生几率，调整参数时，应结合天线的电机转速和各轴向的移动速度。

（四）轴失控（Axis Runaway）故障

我站在处理近期发生的一次Elevation Runaway错误时，首先检查I/O板、俯仰角旋转变压器（位置传感器）、编码器、驱动柜及相关连接线缆，发现俯仰角旋转变压器连接电缆接线端出现松动，轻摇线缆会引起俯仰角数值小幅度跳变，进而触发Runaway错误。在紧固旋转变压器连接线缆后，我们还对ACU中涉及Runaway错误的角度门限数值Runaway angle[deg]（图3）进行了修改，适当放宽了门限范围。

图3 Runaway错误门限设置界面

（五）天线反向移动（Reversed Fault）故障

反向移动故障的处理方法：1.安装时，电机相序颠倒，检查并纠正；2.从一个方向到另一个方向的突然转换可能是由于Immobile/reversed timeout参数设置过低引起，应重新设置；3.检查编码器线缆。

五、结语

天线对星的准确程度，直接影响了卫星地球站上行信号的质量，天线控制系统是决定卫星地球站品质因素和最大发射能力的重要设备之一，因此，天线控制系统的正确应用和日常维护对于安全播出工作具有十分重要的意义。