廣播百科 衛星天線

2021-12-19 廣播科技

 第 571期

衛星天線:收集和處理衛星發出的高頻電磁波信號的裝置。不同頻率和不同發送方式的無線電波必須採用相應的接收天線,才能有效地將衛星發送的微弱信號接收下來,並達到高頻頭輸入電平的要求。它的通信器件主要包括反射器、饋源、高頻頭、功分器和饋線。天線是無線電波的輸入埠。


反射器:俗稱「鍋」,用於反射和聚焦衛星發送的高頻電磁波信號,通常選擇拋物面天線,即利用拋物面的聚焦特性,將衛星發送的電磁信號經過一次或二次反射到天線的焦點上,並通過饋源和波導將聚焦的電磁波傳送至高頻頭(LNB)。


饋源:位於天線反射面焦點處,是一個會聚衛星信號的裝置,其作用是聚集衛星信號能量並饋送給高頻頭(低噪聲降頻放大器,簡稱LNB)。


高頻頭:將接收到的衛星下行頻率信號進行放大和變頻處理的部件。高頻頭的作用是先將衛星高頻信號放大,再利用本機振蕩電路將高頻信號轉換成中頻950MHz-2050MHz,以利於同軸電纜傳輸和衛星接收設備處理(調製解調)。

功分器:是將高頻頭接收的衛星信號分成兩路或幾路信號的設備,功分器輸出的信號分別送給數字衛星接收機和數據接收卡。


饋線:從高頻頭輸出到接收機的射頻輸入插口的一段電纜線,一般選用75Ω 同軸饋線,長度不宜超過30m,在室外環境條件下,最好用SYV-75-7電纜(通常室內-5 室外-7,功分器為界)。接頭芯線的長度和粗細應適宜,以免過長損壞高頻頭,過短接觸不上,過粗損壞高頻頭輸出座簧片。節目調好後,將接頭擰緊,確保接頭良好,做好防水處理,保護好高頻頭,固定好饋線。


接收天線的類型.

1.1、中心聚焦衛星天線

中心聚焦衛星天線一般稱為正焦天線,又稱拋物線天線,不論深淺,其天線盤

衛星天線面弧度皆呈拋物線。中心焦天線特徵為盤面正圓,高頻頭(LNB)置於天線的中央焦點。

正焦天線依其焦點位置又可分為深碟與淺碟,相同尺寸的天線如果聚焦越短則盤面越深、聚焦越長盤面越淺,如問那一種比較好用,則是各有各的優缺點。

正焦天線尋找衛星,通常只要知道該衛星當地的接收仰角,把仰角器置於天線正中央加以調整仰度,再搭配指南針與衛星信號測試儀器很容易就可以找到你要的衛星。當你定位完成時,此時盤面中央、高頻頭(LNB)及3萬6千公裡的衛星是成一直線的。

1.2、FRP一體成型衛星天線

FRP天線是由玻璃纖維製成。纖維內層夾置錫箔以作為衛星訊號反射。由於天線體積龐大,製作過程通常在模具上使用純手工來製作。

此天線由於是一體成型。所以可以保證有絕對的真圓度及拋物曲面的精準度。完全避開組合型天線因組合不當。而導致"側瓣"或"多焦"的困擾。

因精準度高於一般的組合型天線,固本天線特別適合需要高增益的KU頻衛星接收。

一體成型天線的特點是高增益且天線的增益品質劃一,以有別於組合型天線增益品質需視工程人員施工的心情而定。缺點是:因是一體成型。

所以在運送及高樓作業上上有一定的難度。

FRP天線可用來接收C與Ku頻段衛星信號。一般運用在有線電視系統、TVRO及衛星通訊系統相關製造業。

由於FRP天線堅固耐用。國內有線電視系統。從早期至今約有九成使用過此類型天線。

網狀天線鋁網模成型壓,天線的結構和曲率的精度完全取決於骨架的成型,天線的組合施工也會對準度有相當的影響,故對天線組合技師的專業組合技術要求很高。

此類型天線因受制於天線曲率精準度。所以較常使用在頻率較低的C頻段衛星接收。在天線的使用上以有線電視系統、TVRO及個人接收為主。

1.3、模具衝壓成型鐵盤天線

鐵盤天線是個人接收中使用率最高的一種。它可分偏焦一體成型、中心焦一體成型及中心焦多片組合。鐵盤一體成型天線尺寸從35cm-180cm不等。

一般可用來接收Ku頻段衛星。160cm-180cm天線可視衛星功率大小來收C頻段衛星。一體成型天線價格便宜好安裝且信號增益穩定。

唯一缺點是100cm以上搬運比較不方便。鐵盤多片組合天線尺寸從160cm-240cm不等。一般適用於C頻段衛星接收。如用來接收Ku頻。則效果不太理想。

鐵盤天線是使用鍍鋅鋼板再加上模具衝壓成型。可大量生產。因此價格比較便宜。

1.4、組合型SNC衛星天線

SNC衛星天線是使用玻璃纖維做原料。再加上模具加熱所成型。內部並夾著一層不鏽鋼鐵絲網。用來反射衛星信號。

SNC天線可用來接收C和Ku衛星訊號。但在接收Ku頻時。需特別注意各片天線組合時盤面間是否有高低落差及盤面間是否平整,因為些微的差距會導致天線整體效率變差。SNC衛星天線通常使用在有線電視系統及特殊通訊業務上。

1.4.1、極軸鏈條式天線

極軸天線又稱同步帶天線,何謂同步帶?就是赤道上空3萬6千公裡環繞地球一圈所形成的衛星帶,同步衛星便在同步帶上以相隔2-3度環繞著地球而同步帶天線為何又稱極軸天線?我們假設天線位於北半球的任何緯度,當你的天線已修正到所有同步衛星都可接收到時,此時天線的極軸角是正對北極星,輔助仰角是與地軸相互平行,所以同步帶天線又稱極軸天線。

此天線是由一組36V直流步進馬達驅動變速齒輪組再加上鏈條所組合而成的推動系統,此系統並由定位器來控制。定位器可輸出天線所需求的36V,並可記憶所收尋到的衛星位址。當天線要移動到別顆衛星時。只需輸入這顆衛星代號。天線將自動移到此衛星。

架設此系統需要有相當豐富的接收經驗才架設的來,因為在不同的緯度所看到的同步帶曲率是不一樣。且牽連到天線本身的極軸角、方位角及輔助仰角而錯一樣就無法完整追蹤到同步帶

1.4.2、單推桿極軸天線

單推桿極軸天線其功能與操作設定方式和鏈條極軸天線一樣,推桿天線為早期TVRO所使用的一種極軸天線,現今在東南亞國家的個人接收戶,也常使用此類天線接收2-3顆衛星。

如果使用推桿來接收整個同步帶的衛星,驅動天線在接收極東或極西衛星時,天線會有抖動、跳躍或卡死的現象(這時天線正處在負荷最大的位置,加上推桿的作用力正處在結構的最末端,所以會產生作用力不足的現象)所以此系統已逐漸被鏈條式驅動天線所取代。

1.4.3、仰角方位式驅動天線

仰角方位式驅動天線是使用1-2支36V仰角步進馬達推桿及一組36V方位步進馬達,當天線在更換接收衛星時,仰角及方位馬達會輪替驅動,所以天線行走的路線會成鋸齒狀。

仰角方位天線在初期安裝設定時並不會像極軸天線一樣困難,剛開始設定必須先把要接收的衛星以仰角及方位的移動加以定位及記憶,日後更換衛星時只需輸入代碼即可。

由於此系統行走的路線並不是完全符合同步軌道,當有新的衛星在同步軌道發送信號時,此系統將很難察覺。

1.4.4、自動衛星跟蹤天線

自動衛星跟蹤天線廣泛應用於海洋船舶,是由伺服驅動馬達驅動天線運動,以便可以在運動中一直保持對衛星的跟蹤。為了能夠準切的計算出相應的水平角,仰角,極化角,必須要有一個準確的方向標,這個方向標是由天線內置的羅經提供準確的數據,或者是通過設備接口連接外部羅經。然後經過天線系統計算得出正確的數值,然後系統通過驅動伺服驅動器使天線準確的定位。這種天線也是當前最複雜要求技術最高的天線。

1.4.5、車載衛星天線

國內首款車載衛星接收天線,該天線具有尺寸小,增益較高,重量輕,穩定性強,抗抖動等特點。在時速200公裡的抖動路面也可以穩定接收。內部的關鍵元件為韓國原廠進口。可以適應所有陸上車輛安裝低廉的價格,高性價比,使你的愛車動中接收衛星電視成為可

1.4.6、平板衛星天線

平板衛星天線興起,主要得益於中國直播衛星的發射,平板衛星天線最主要的特徵是內置高頻頭,即高頻頭是與天線是一體化的。其好處是天線小最小達到了18釐米直徑,比上面的任何種的天線都要小,安裝要求簡單,方便攜帶和野外作業。

包括:天線的方位角、仰角和饋源的極化角這三大參數。我們需要知道接收衛星的經度和本地接收點的經緯度就可以根據公式計算出所需角度。公式如下:

公式中:

A:方位角     E:俯仰角     P:極化角

Ф1為接收站經度(度)

Ф2為衛星的軌位經度(度)

β為接收站緯度(度)

以上只是理論的知識,在實際中我們需要理解衛星的位置和本地經緯度的關係才能從根本上掌握天線調整的原理。

我國處於北半球的東方,約在東經75-135度,北緯18-55度之間。所有的廣播電視衛星都分布在地球赤道上空35786.6公裡的高空同步軌道的不同經度上,平時我們慣稱多少度的衛星,這個度指的是地球的經線,我們常說接收多少度的衛星,如115.5度中星6B。

衛星在地球上的投影稱為星下點,它是位於赤道上,經度與衛星經度相同的地方。

了解了衛星經度的定義,我們根據接收地的經緯度就很容易的推測出天線對準衛星的方向和大致角度。如下圖所示:

我們在尋星時,如果你所在的地方(北半球)的經度大於星下點的經度,那麼天線的方位角必定是正南(以正南為基準)偏西,反過來,如果你所在的位置的經度小於星下點的經度,那麼天線的方位角是正南偏東。對俯仰角而言,緯度越高,天線仰角越低;緯度越低,仰角越高,如在赤道上,天線仰角就是90度(朝天),因為衛星就在你頭頂上。

具體接收角度計算,在網上有一些軟體,可以方便的計算。如:尋星精靈軟體,只需選擇地方名稱、接收的衛星,就可以將天線接受的角度用圖形來顯示,十分直觀。

先定方位角,後定仰角,再調極化角。

捕捉到信號後,再細調方位角和仰角,最後調極化角。

仰角調整簡單的方法是用量角器加上一個垂針作成的仰角調整工具進行簡單的測量。方位角的調整首先用指南針找到正南方,天線方向正對正南方,如果計算的角度A是負值,則天線向正南偏西轉動A度,如果A是正值,則天線向正南偏東方向轉動A度。即可完成方位角的調整。

極化角的調整複雜一些。對線極化而言,如果接收水平信號,極化角的「0」度是指高頻頭的矩形接口的寬邊和地面垂直;接收垂直信號,「0」度是指高頻頭的矩形接口的寬邊和地面平行。如果極化角P>0,天線饋源順時針旋轉(站在天線的前);當P<0,逆時針旋轉。圓極化一般不需要調整極化角。

❶ 為了防止衛星天線遭受雷擊,天線上方應安裝避雷針。避雷針的接地應有獨立走線系統,不允許與接地線共用。


❷ 衛星天線安裝調試完成後,在接收某確定衛星信號時,其方位角、俯仰角基本不變動。但為了消除衛星漂移帶來的影響,可以根據實際收測效果,定期或不定期的對天線進行微調,以便使之始終處於最佳接收狀態。


❸ 從室外衛星高頻頭到室內衛星接收機的同軸電纜線宜穿金屬管道或PVC管,金屬管道與同軸電纜線的屏蔽網應可靠接地。天線的室外接地線不要與室內衛星接收機等的接地線共用,要分別接地。


❹ 天線饋源口面薄膜不得破損,如有破損應及時更換。饋源內不得有水氣,水珠或導物。在冬季,如果饋源和反射面上有積雪、冰凌,要採取措施及時清除。高頻頭與饋線的連接處常年暴露在外,宜用GSB密封膠或環氧樹脂密封。


❺ 在大風和沙塵暴多發地區,應特別注意天線的安全,在四周用鋼絲繩拉緊天線並固定以減小風壓負荷,防止天線損壞。


❻ 對天線要定期塗油刷漆,一般使用兩年左右應對天線重新油漆一次,以油漆沒有剝落為原則。

❼ 對天線傳動系統的活動支點、軸承、絲杆等應定期塗注潤滑油,方位和俯仰絲杆的保護罩不得破損,以便更換或接收別的衛星信號時能調節自如。

❽ 連接或拆卸高頻頭與接收機間射頻電纜時均應在接收機關機狀態下進行,以免損壞高頻頭;接通電源後不得拆卸射頻電纜或撥插接收機插頭或搬動設備。

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