卫星接收天线在节目传输系统中的应用及日常维护

王勇 黄光翠

【摘要】现如今有线电视系统已经得到了普及，人们均选择收看卫星有线电视节目。但是卫星接收天线被安置在户外，容易受到环境因素的影响，对其应用效果造成不利影响。所以提高其应用效果并采取有效的日常维护措施具有重要意义。本文首先对目前应用最为广泛的两种卫星接收天线的应用进行阐述，并提出有效的日常維护措施。

【关键词】卫星接收天线;节目传输系统;应用;日常维护

中图分类号：TN929                    文献标识码：A                     DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.05.012

对卫星广播电视系统来说，接收天线是其主要组成部分，也是接收站的重要前端设备，对于整个系统的稳定运行具有重要的保障作用。接收天线属于一种电磁波收集器，其主要原理为将通过反射面收集到的通过卫星向地面辐射的微弱电磁波进行有效聚集，并将其转化为高频电流，之后传输至高频头进行处理。因此卫星接收天线对节目传输系统的重要性不言而喻，其质量水平对整个系统运行的稳定性有决定性影响。目前卡塞格伦天线与环焦天线是广播发射台节目传输系统中应用较为广泛的两种接收天线。二者互为备份，各有利弊，发挥其特有功能，保证节目传输的稳定性。本文对其具体应用以及日常维护措施展开分析。

1. 卡塞格伦天线概述

1.1 结构

该卫星接收天线属于后窥式天线的一种，对其结构进行划分，主要包括下述几个部分。（1）主反射面;该反射面主要是一个旋转抛物面，其焦点在F，焦距是f。（2）副反射面;该反射面主要为旋转双曲面。反射面中焦点C，也就是虚焦点，与抛物面的焦点F重合，另外一个焦点C'，也就是实焦点，位于抛物面定点位置周围。主反射面与副反射面的焦点重合，同时需要使用金属支架将副反射面固定在主反射面上。（3）馈源;喇叭便是馈源，其相位中心在双曲面的实焦点上，也就是焦点C'。

1.2 基本原理

对标准型卡塞格伦天线进行分析，其主要根据卡塞格伦光学望远镜原理进行制作，其结构的三个部分共轴。其中卡塞格伦天线抛物面焦点F与双曲面的虚焦点互相重合;同时馈源相位中心位实焦点C'上。并且上述焦点均存在于焦轴的堆成位置。在这一过程中通过馈源相位中心点C'辐射的球面波，最先传输至副反射面，通过副反射面能够将电波反射至主反射面，再通过主反射面进行反射，之后顺沿轴向平行方向进行传输。

双曲面的基本特点包括下述两个方面：（1）通过双曲面的实焦点C'发出射线通过双曲面反射后，反射的路径能够与虚焦点C向抛物面发出的射线路径保持一致;（2）通过实焦点C'发出的各条射线通过双曲面和抛物面二次反射达到抛物面口面的过程中，经过路程相同，馈源辐射球面波通过二次反射转化为等相位，与轴向辐射的平面波相平行。这便是卡塞格伦天线的基本应用原理。

1.3 优点与缺点

其主要优势体现在结构相对紧奏，能够实现发射机或者接收机与馈源喇叭的有效连接，进而能够减少由于馈电波导较长导致的噪声问题。因为该天线具有主反射面与负反射面，因此调整相对简单，能够有效提高其使用效率。除此之外，与抛物面天线直接射向地面有所不同，通过馈源喇叭辐射的通过副反射镜边缘出现的电波主要是射向天空，进而能够有效减少大地反射导致的噪声问题。因为该天线使用后馈方式，馈源喇叭具有一定的尺寸，因此具有良好的极化去偶性能。同时其特点主要体现在频带宽、驻波比小等，多数情况下驻波比仅为1.0-1.5，并且具有一定的前后比，多为60-65db。除此之外，相较于标准的抛物面天线，卡塞格伦天线具有更高的效率，在65%左右。如果需要对两个反射面进行合理调整，能够将天线的效率提高到70%以上，所以将卡塞格伦天线作为一种集体接收地面站天线效果理想。对接收卫星信号频段进行分析，卡塞格伦天线在台站多接收C波段的数字卫星信号，具有稳定的工作频段。同时C波段技术趋于完善，不会受到气候因素影响，传输具有良好的稳定性。所以在实际工作阶段，卡塞格伦天线属于主要接收天线。

其不足主要体现在天线笨重、价格高昂，并且二次反射面的面积较大，会对一次反射面造成一定的影响。所以对小口径天线的应用效果不理想，无法将其作为家用接收天线。卡塞格伦天线接收的C波段卫星信号容易受到地面微波的影响，同时其口径较大，安装较为复杂。

2. 环焦天线

2.1 结构

环焦天线的主要组成部分包括中心体、主反射面及背架、副反射面及支架杆、馈源系统、套筒以及极化调整结构等。

2.2 基本原理

天线馈源相位的中心为O，其位置在椭圆副面的一个焦点上，通过中心点发出电磁破，照射至椭圆副面中心区域O'点的射线，通过副面反射至主面边沿区域的点C，之后通过主面C点进行反射，传输至天线前方位置。射线通过副面向主面传输的光程路线，全部射线均在椭圆副面的另一焦点F相交，并且该焦点同抛物面的焦点呈重合关系。因为主反射面与负反射面都为圆对称，因此焦点F进行一周旋转产生环焦，所以将该天线称作环焦天线。环焦天线的工作原理同发射一致，电磁波运行路线相反。

2.3 优点与缺点

其主要优点体现在接收天线的效率非常高，并且旁瓣较低、电压较低。同卡塞格伦天线进行比较，只需要确保喇叭口径小于副反射面的口径，喇叭口径并不会遮挡主反射面。因为副反射面的形状发生了一定的变化，导致其反射波大多都无法反射至馈源labor中，所以相较于卡塞格伦天线，环焦天线的驻波比更优。对接收卫星信号的频段进行分析，该天线在台站的主要接收卫星信号为KU波段卫星信号，同样也具有稳定的工作频段。该频段主要被用于卫星广播业务中，其他业务并不会对卫星广播造成影响。从技术层面展开分析，该频段的主要优势为工业因素以及地面通信因素对其的影响较小，并且拥有可观的传输容量。因为波长较短、频段较高，所以其体积并不笨重，安装较为简单，同时价格成本较低。在实际工作阶段，该天线属于备用接收天线。

环焦天线的缺点主要体现在雨季对电磁波吸收比较高，雨衰情况较为常见。所以需要对天线仰角进行合理控制，保证其超过20°，这样才能够有效降低小电磁波经过雨层距离导致的吸收损耗。

在具体工作过程中，上述两种天线接收信号来自的卫星各不相同，因为卫星轨位存在差异，发生日凌的时间也各不相同，需要及时对优质节目源进行厕，减少其他因素造成的影响。如果卫星接收天线发生异常，需要迅速切换至备用天线，保证节目的有效传输。

3. 卫星接收天线的日常维护措施

无论是卡塞格伦天线，还是环焦天线，均需要安装在户外，因此容易受到自然因素、环境因素的影响。为了确保卫星接收信号的质量，做好日常维护工作具有重要意义。需要结合卫星接收天线的特点以及存在的问题采取针对性解决措施。下面本文提出了几种日常维护方案。

3.1 重視对卫星天线各零部件的保护工作

首先需要做好卫星天线各零部件保护工作，避免其发生变形、生锈及受腐蚀等情况。在具体工作阶段，需要严格遵守生产厂家及说明要求，做好日常维护工作，在使用阶段，需要注重低天线抛物面的维护工作，严禁将一些物品挂在天线支撑杆上，防止两个反射面的中心轴线发生偏离，对天线的性能造成影响，进而导致信号不佳。

3.2 做好馈源口的维护工作

对馈源口及抛物面来说，在雨雪季节，其表面容易发生积水、积雪、结冰的情况，进而对信号的接收性能造成不利影响。导致C/N下降，使图像杂波问题滋生。因此如果其表面存在水、积雪、结冰等情况，需要对其进行及时清理。同时需要将密封罩安装在馈源口，以防雨水、泥沙等杂质进入。另外，其他容易受到气候因素影响的位置也需要加强防护，特别是电缆插座位置。

3.3 做好高频头的维护工作

如果高频头密封不严会受到导致其受潮，对其稳定运行造成严重影响，因此在维修阶段，需要对其受潮位置进行全面清理，同时还需要对盖板的密封圈进行合理检查，保证其质量性能良好。进水、受潮是影响电子设备安全稳定运行的主要因素，如果存在进水、受潮的情况将会使设备受损，因此需要保证密封的合理性，定期进行检查。

3.4 检查微动开关，合理调整天线仰角

对卫星天线进行维护时，需要对微动开关进行全面检查，保证其性能、状态良好。同时还需要合理调整天线仰角，保证其在6°-90°之间，仰角与天线接收信号质量关系密切，因此需要保证其在合理的范围内。另外，调整天线时，尽量不要选择在恶劣天气下进行调整，可能会导致设备故障，引发安全事故问题。

3.5 合理进行卫星天线安装工作

对卫星天线进行安装时，需要保证天线接地合理，如果需要在高楼、高山进行安装作业，需要设置避雷设施，同时进行地线设施的安装，供电系统中也需要进行避雷设施的安装。最大程度降低外界因素对安装工作造成的影响。

3.6 建立定期检查机制，责任落实到人

需要对工作人员的责任范围、职责进行明确划分，落实到个人，同时对其工作情况进行定期监督、检查，保证检查机制的有效落实。确保卫星天线出现故障问题能够得到及时维护，保证其质量和性能。

4. 结语

综上所述，卫星接收天线对节目传输系统的安全稳定运行具有重要的作用，因此相关工作人员需要加以重视，掌握其应用原理，做好日常维护工作，有效提高其应用效果。

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