王勇 黃光翠

【摘要】現(xiàn)如今有線電視系統(tǒng)已經(jīng)得到了普及，人們均選擇收看衛(wèi)星有線電視節(jié)目。但是衛(wèi)星接收天線被安置在戶外，容易受到環(huán)境因素的影響，對其應(yīng)用效果造成不利影響。所以提高其應(yīng)用效果并采取有效的日常維護措施具有重要意義。本文首先對目前應(yīng)用最為廣泛的兩種衛(wèi)星接收天線的應(yīng)用進行闡述，并提出有效的日常維護措施。

【關(guān)鍵詞】衛(wèi)星接收天線;節(jié)目傳輸系統(tǒng);應(yīng)用;日常維護

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.05.012

對衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)來說，接收天線是其主要組成部分，也是接收站的重要前端設(shè)備，對于整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行具有重要的保障作用。接收天線屬于一種電磁波收集器，其主要原理為將通過反射面收集到的通過衛(wèi)星向地面輻射的微弱電磁波進行有效聚集，并將其轉(zhuǎn)化為高頻電流，之后傳輸至高頻頭進行處理。因此衛(wèi)星接收天線對節(jié)目傳輸系統(tǒng)的重要性不言而喻，其質(zhì)量水平對整個系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性有決定性影響。目前卡塞格倫天線與環(huán)焦天線是廣播發(fā)射臺節(jié)目傳輸系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛的兩種接收天線。二者互為備份，各有利弊，發(fā)揮其特有功能，保證節(jié)目傳輸?shù)姆€(wěn)定性。本文對其具體應(yīng)用以及日常維護措施展開分析。

1. 卡塞格倫天線概述

1.1 結(jié)構(gòu)

該衛(wèi)星接收天線屬于后窺式天線的一種，對其結(jié)構(gòu)進行劃分，主要包括下述幾個部分。（1）主反射面;該反射面主要是一個旋轉(zhuǎn)拋物面，其焦點在F，焦距是f。（2）副反射面;該反射面主要為旋轉(zhuǎn)雙曲面。反射面中焦點C，也就是虛焦點，與拋物面的焦點F重合，另外一個焦點C'，也就是實焦點，位于拋物面定點位置周圍。主反射面與副反射面的焦點重合，同時需要使用金屬支架將副反射面固定在主反射面上。（3）饋源;喇叭便是饋源，其相位中心在雙曲面的實焦點上，也就是焦點C'。

1.2 基本原理

對標(biāo)準(zhǔn)型卡塞格倫天線進行分析，其主要根據(jù)卡塞格倫光學(xué)望遠鏡原理進行制作，其結(jié)構(gòu)的三個部分共軸。其中卡塞格倫天線拋物面焦點F與雙曲面的虛焦點互相重合;同時饋源相位中心位實焦點C'上。并且上述焦點均存在于焦軸的堆成位置。在這一過程中通過饋源相位中心點C'輻射的球面波，最先傳輸至副反射面，通過副反射面能夠?qū)㈦姴ǚ瓷渲林鞣瓷涿?，再通過主反射面進行反射，之后順沿軸向平行方向進行傳輸。

雙曲面的基本特點包括下述兩個方面：（1）通過雙曲面的實焦點C'發(fā)出射線通過雙曲面反射后，反射的路徑能夠與虛焦點C向拋物面發(fā)出的射線路徑保持一致;（2）通過實焦點C'發(fā)出的各條射線通過雙曲面和拋物面二次反射達到拋物面口面的過程中，經(jīng)過路程相同，饋源輻射球面波通過二次反射轉(zhuǎn)化為等相位，與軸向輻射的平面波相平行。這便是卡塞格倫天線的基本應(yīng)用原理。

1.3 優(yōu)點與缺點

其主要優(yōu)勢體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)相對緊奏，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)射機或者接收機與饋源喇叭的有效連接，進而能夠減少由于饋電波導(dǎo)較長導(dǎo)致的噪聲問題。因為該天線具有主反射面與負反射面，因此調(diào)整相對簡單，能夠有效提高其使用效率。除此之外，與拋物面天線直接射向地面有所不同，通過饋源喇叭輻射的通過副反射鏡邊緣出現(xiàn)的電波主要是射向天空，進而能夠有效減少大地反射導(dǎo)致的噪聲問題。因為該天線使用后饋方式，饋源喇叭具有一定的尺寸，因此具有良好的極化去偶性能。同時其特點主要體現(xiàn)在頻帶寬、駐波比小等，多數(shù)情況下駐波比僅為1.0-1.5，并且具有一定的前后比，多為60-65db。除此之外，相較于標(biāo)準(zhǔn)的拋物面天線，卡塞格倫天線具有更高的效率，在65%左右。如果需要對兩個反射面進行合理調(diào)整，能夠?qū)⑻炀€的效率提高到70%以上，所以將卡塞格倫天線作為一種集體接收地面站天線效果理想。對接收衛(wèi)星信號頻段進行分析，卡塞格倫天線在臺站多接收C波段的數(shù)字衛(wèi)星信號，具有穩(wěn)定的工作頻段。同時C波段技術(shù)趨于完善，不會受到氣候因素影響，傳輸具有良好的穩(wěn)定性。所以在實際工作階段，卡塞格倫天線屬于主要接收天線。

其不足主要體現(xiàn)在天線笨重、價格高昂，并且二次反射面的面積較大，會對一次反射面造成一定的影響。所以對小口徑天線的應(yīng)用效果不理想，無法將其作為家用接收天線。卡塞格倫天線接收的C波段衛(wèi)星信號容易受到地面微波的影響，同時其口徑較大，安裝較為復(fù)雜。

2. 環(huán)焦天線

2.1 結(jié)構(gòu)

環(huán)焦天線的主要組成部分包括中心體、主反射面及背架、副反射面及支架桿、饋源系統(tǒng)、套筒以及極化調(diào)整結(jié)構(gòu)等。

2.2 基本原理

天線饋源相位的中心為O，其位置在橢圓副面的一個焦點上，通過中心點發(fā)出電磁破，照射至橢圓副面中心區(qū)域O'點的射線，通過副面反射至主面邊沿區(qū)域的點C，之后通過主面C點進行反射，傳輸至天線前方位置。射線通過副面向主面?zhèn)鬏數(shù)墓獬搪肪€，全部射線均在橢圓副面的另一焦點F相交，并且該焦點同拋物面的焦點呈重合關(guān)系。因為主反射面與負反射面都為圓對稱，因此焦點F進行一周旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生環(huán)焦，所以將該天線稱作環(huán)焦天線。環(huán)焦天線的工作原理同發(fā)射一致，電磁波運行路線相反。

2.3 優(yōu)點與缺點

其主要優(yōu)點體現(xiàn)在接收天線的效率非常高，并且旁瓣較低、電壓較低。同卡塞格倫天線進行比較，只需要確保喇叭口徑小于副反射面的口徑，喇叭口徑并不會遮擋主反射面。因為副反射面的形狀發(fā)生了一定的變化，導(dǎo)致其反射波大多都無法反射至饋源labor中，所以相較于卡塞格倫天線，環(huán)焦天線的駐波比更優(yōu)。對接收衛(wèi)星信號的頻段進行分析，該天線在臺站的主要接收衛(wèi)星信號為KU波段衛(wèi)星信號，同樣也具有穩(wěn)定的工作頻段。該頻段主要被用于衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù)中，其他業(yè)務(wù)并不會對衛(wèi)星廣播造成影響。從技術(shù)層面展開分析，該頻段的主要優(yōu)勢為工業(yè)因素以及地面通信因素對其的影響較小，并且擁有可觀的傳輸容量。因為波長較短、頻段較高，所以其體積并不笨重，安裝較為簡單，同時價格成本較低。在實際工作階段，該天線屬于備用接收天線。

環(huán)焦天線的缺點主要體現(xiàn)在雨季對電磁波吸收比較高，雨衰情況較為常見。所以需要對天線仰角進行合理控制，保證其超過20°，這樣才能夠有效降低小電磁波經(jīng)過雨層距離導(dǎo)致的吸收損耗。

在具體工作過程中，上述兩種天線接收信號來自的衛(wèi)星各不相同，因為衛(wèi)星軌位存在差異，發(fā)生日凌的時間也各不相同，需要及時對優(yōu)質(zhì)節(jié)目源進行廁，減少其他因素造成的影響。如果衛(wèi)星接收天線發(fā)生異常，需要迅速切換至備用天線，保證節(jié)目的有效傳輸。

3. 衛(wèi)星接收天線的日常維護措施

無論是卡塞格倫天線，還是環(huán)焦天線，均需要安裝在戶外，因此容易受到自然因素、環(huán)境因素的影響。為了確保衛(wèi)星接收信號的質(zhì)量，做好日常維護工作具有重要意義。需要結(jié)合衛(wèi)星接收天線的特點以及存在的問題采取針對性解決措施。下面本文提出了幾種日常維護方案。

3.1 重視對衛(wèi)星天線各零部件的保護工作

首先需要做好衛(wèi)星天線各零部件保護工作，避免其發(fā)生變形、生銹及受腐蝕等情況。在具體工作階段，需要嚴格遵守生產(chǎn)廠家及說明要求，做好日常維護工作，在使用階段，需要注重低天線拋物面的維護工作，嚴禁將一些物品掛在天線支撐桿上，防止兩個反射面的中心軸線發(fā)生偏離，對天線的性能造成影響，進而導(dǎo)致信號不佳。

3.2 做好饋源口的維護工作

對饋源口及拋物面來說，在雨雪季節(jié)，其表面容易發(fā)生積水、積雪、結(jié)冰的情況，進而對信號的接收性能造成不利影響。導(dǎo)致C/N下降，使圖像雜波問題滋生。因此如果其表面存在水、積雪、結(jié)冰等情況，需要對其進行及時清理。同時需要將密封罩安裝在饋源口，以防雨水、泥沙等雜質(zhì)進入。另外，其他容易受到氣候因素影響的位置也需要加強防護，特別是電纜插座位置。

3.3 做好高頻頭的維護工作

如果高頻頭密封不嚴會受到導(dǎo)致其受潮，對其穩(wěn)定運行造成嚴重影響，因此在維修階段，需要對其受潮位置進行全面清理，同時還需要對蓋板的密封圈進行合理檢查，保證其質(zhì)量性能良好。進水、受潮是影響電子設(shè)備安全穩(wěn)定運行的主要因素，如果存在進水、受潮的情況將會使設(shè)備受損，因此需要保證密封的合理性，定期進行檢查。

3.4 檢查微動開關(guān)，合理調(diào)整天線仰角

對衛(wèi)星天線進行維護時，需要對微動開關(guān)進行全面檢查，保證其性能、狀態(tài)良好。同時還需要合理調(diào)整天線仰角，保證其在6°-90°之間，仰角與天線接收信號質(zhì)量關(guān)系密切，因此需要保證其在合理的范圍內(nèi)。另外，調(diào)整天線時，盡量不要選擇在惡劣天氣下進行調(diào)整，可能會導(dǎo)致設(shè)備故障，引發(fā)安全事故問題。

3.5 合理進行衛(wèi)星天線安裝工作

對衛(wèi)星天線進行安裝時，需要保證天線接地合理，如果需要在高樓、高山進行安裝作業(yè)，需要設(shè)置避雷設(shè)施，同時進行地線設(shè)施的安裝，供電系統(tǒng)中也需要進行避雷設(shè)施的安裝。最大程度降低外界因素對安裝工作造成的影響。

3.6 建立定期檢查機制，責(zé)任落實到人

需要對工作人員的責(zé)任范圍、職責(zé)進行明確劃分，落實到個人，同時對其工作情況進行定期監(jiān)督、檢查，保證檢查機制的有效落實。確保衛(wèi)星天線出現(xiàn)故障問題能夠得到及時維護，保證其質(zhì)量和性能。

4. 結(jié)語

綜上所述，衛(wèi)星接收天線對節(jié)目傳輸系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有重要的作用，因此相關(guān)工作人員需要加以重視，掌握其應(yīng)用原理，做好日常維護工作，有效提高其應(yīng)用效果。

參考文獻：

[1]于緒景，李建瀛，張新剛.側(cè)饋偏置卡塞格倫天線的波束掃描特性研究[J].電波科學(xué)學(xué)報，2019，34（5）：628-632.

[2]李增科，張曉沖，吳旭，等.多波束卡塞格倫天線及饋源陣列優(yōu)化設(shè)計[J].無線電工程，2020，50（12）：1069-1072.

[3]蔣志遙.衛(wèi)星環(huán)焦天線波紋饋源筒的設(shè)計與仿真[J].數(shù)字通信世界，2016（1）：327-328，331.

[4]侯勇，李大為.環(huán)焦天線原理、安裝和使用[J].衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò)，2015（5）：72-75.