建立满足需求稳定可靠的卫星地面接收天线

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1、建立满足需求稳定可靠的卫星地面接收天线作者：中央电视台葛涛关键词：卫星通信，接收天线，电磁波摘要：本文以中央电视台新建的7.5米卫星地面接收天线为例，就其系统构成，工作原理，伺服跟踪设备，性能指标，安装调试及使用与维护作一介绍。众所周知，现代广播电视的发展对卫星通信的依赖越来越大。如何建立卫星地面接收天线，尤其是选择何种伺服跟踪方式，既满足需求稳定可靠，又结构简单维护容易，成为各个电视台面临的课题。现在，以中央电视台新建的7.5米卫星地面接收天线为例，就其系统构成，工作原理，伺服跟踪设备，性能指标，安装调试及使用与维护，向同行们作一介绍。卫星通信是一种微波空间接力通信，电

2、磁波在视距范围传播，人造地球卫星作为中转站，收到信号后对信号进行处理再转发下来，同步卫星绕地球转动的角速度和地球自转的角速度相同，从地面上看去好像卫星悬浮在空间不动一样，所以又叫静止卫星。利用同步卫星进行通信有信道稳定、通信距离远、跟踪设备简单、通信容量大等特点。卫星地面接收天线（以下称“天线”）是一切无线通信系统中的重要组成部分，特别是对于同步卫星通信来说，由于通信距离长，信道损耗大，需要高增益低噪声的天线，随着经济文化的不断发展，对通信容量的要求也不断增长，为满足这种需求，同步轨道上卫星越来越密，而且几乎全部实行频谱复用，并且开辟新的频段例如Ku和Ka，原有频段也加以

3、拓宽，为提高通信质量，实现星与星之间的互不干扰及同一颗星的正交极化间的互不干扰，天线必须在整个工作频带内实现低副瓣和高交叉极化鉴别率。中央电视台所选择的7.5米C/KU天线，正是为了满足卫星通信要求设计的，具有增益高，噪声温度低，旁瓣低，交叉极化鉴别率高等特点，天线及跟踪设备符合天线性能满足ISO、CCIR-REC580、ITU标准。设计上对天线主、副面进行修正以实现高效率和低副瓣。先进的结构设计和加工工艺使天线结构牢固、面板精度、装配精度，方位、俯仰传动系统工作灵活自如，指向精度满足使用要求，精心的三防处理使天线可工作在各种恶劣的环境下，通过严格的质量保证体系和合理的可

4、靠性设计，天线及跟踪系统的质量和可靠性得到保证。一、系统构成天线是由主反射面及其背架、副反射面及其支撑结构，四端口馈源系统、极化调整装置、方位一俯仰型天线座、方位和俯仰驱动装置等组成；伺服系统是国产化伺服由跟踪下变频器、跟踪接收机、天线控制器等组成；其他配套设备有：馈源除冰单元、波导充气机、避雷针和天线操作维护专用工具。7.5m固定站天线结构示意图如图1所示。图1主反射面由反射体骨架和16块扇形反射面组成。扇形反射面由厚度为2mm拉伸成型的铝板与拉弯成型的Z型铝筋条铆接而成。反射体骨架由中心体、16根辐射梁、三圈环向拉杆组成。扇形反射面和反射体骨架之间有定位锥精确定位。副

5、面由副反射面、副面支杆和支撑调整机构等组成。该天线的副反射面的母线为椭圆形曲线，它由四根支杆支撑在主反射体骨架的辐射梁上，副面支杆的两端均用销钉定位，以保证副面再装精度，副面支撑调整机构可使副面进行精调，以达到副面最佳位置。馈源由波纹喇叭、园波导、双工器、阻发滤波器等部分组成，收发端口接口形式为WR-75。极化调整装置由定筒、动筒及锁定装置组成。该调整装置转动平稳、调整方便，同时能够承载四端口频谱复用网络、主备导换LNA等较大重量和体积的负载。方位一俯仰型天线座架为空间立体三角架结构，由三个地脚螺栓和三根无缝钢管立柱组成；方位驱动放于座架上部，这样天线承受的方位力矩通过方

6、位丝杠由方位支座传给主座架承担，方位－俯仰组合不承受扭矩，俯仰驱动支撑于座架底部，于是天线承受的俯仰力矩和垂直力直接作用于地基。主座架不承受这部分力，相应地提高了主座架的强度和刚度。驱动装置是使天线按所要求的方式转动到指定的位置，使天线接收到需要的信号的装置，分方位驱动和俯仰驱动两种驱动除丝杠长短不同，其它部分完全相同。即丝杠付、蜗轮付和齿轮付相同。方位驱动电机和俯仰驱动电机均采用1400转／分转速。二、天线工作原理天线工作原理如图2所示。从图2可以看出，由天线的馈源相心O发出的电磁波，照射到副面中心区域O'点的射线，经副面反射到主面边沿区域的C点，然后再经主面C点反射，

7、发送到天线前方的空间去。射线由副面向主面行走的光程路线中，所有射线均交于F点，即称焦点。由于主、副面都是圆对称的，所以焦点F旋转一周形成焦环故称环焦天线。天线接收的工作原理与发射相同，电磁波的运行路线相反。伺服跟踪设备的主要用途是驱动天线到所需要的指向、根据天线接收到的电磁波信号进行跟踪，使天线对准卫星，保证通信的连续可靠。它是决定天线性能的最主要的设备。跟踪可分为手动跟踪和自动跟踪，手动跟踪顾名思义是由人工进行跟踪，自动跟踪是由一套计算机系统，根据一定的条件实现的保证天线对准卫星的跟踪方式，主要有步进跟踪、单脉冲跟踪、记忆跟