關(guān)于地面站天線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星調(diào)試方法的探討

胡靜波

任何一條衛(wèi)星通信線(xiàn)路都包括發(fā)端和收端地面站、上行和下行線(xiàn)路以及通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，衛(wèi)星地面站是衛(wèi)星系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。地面站的基本作用是向衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)，同時(shí)接收由其它地面站經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的信號(hào)。地面站天線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星的精度直接決定了收發(fā)信號(hào)的強(qiáng)度，其調(diào)試方法至關(guān)重要。

一、地面站天線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星指向的計(jì)算

地面站天線(xiàn)觀(guān)察衛(wèi)星的參數(shù)是由地面站天線(xiàn)的位置和同步軌道衛(wèi)星的位置確定。靜止衛(wèi)星的位置用其星下點(diǎn)的經(jīng)度表示，地面站天線(xiàn)的位置用所在地的地理經(jīng)度和地理緯度表示。根據(jù)地面站天線(xiàn)所在地的經(jīng)度和緯度以及衛(wèi)星經(jīng)度，就可計(jì)算出天線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星的方位角（AZ）、俯仰角（EL）和極化角（Apol）。

設(shè)地面站的緯度為fe （北緯為正，南緯為負(fù)），經(jīng)度為le （東經(jīng)為正，西經(jīng)為負(fù)），衛(wèi)星經(jīng)度為ls （東經(jīng)為正，西經(jīng)為負(fù)），方位以正北為零，順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎t利用靜止衛(wèi)星和地面站的幾何關(guān)系，由幾何學(xué)和球面三角學(xué)很容易推導(dǎo)出地面站天線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星的方位角AZ、俯仰角EL和極化角Apol的計(jì)算公式。公式如下：

二、地面站天線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星的步驟

第一步：建立測(cè)試系統(tǒng)，將頻譜分析儀與低噪聲放大器連接，接入地面站天線(xiàn)，然后調(diào)試天線(xiàn)，對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。需要注意的是，直流電源的接線(xiàn)是否正確，其輸出電壓是否符合低噪聲放大器的供電要求，注意千萬(wàn)不能給低噪聲放大器供電的正負(fù)級(jí)接反，否則會(huì)損壞低噪聲放大器；檢查低噪聲放大器的直流供電線(xiàn)和射頻線(xiàn)是否分開(kāi)，若射頻線(xiàn)和直流線(xiàn)沒(méi)有分開(kāi)的話(huà)，頻譜分析儀的輸入端應(yīng)加隔直流器。

第二步：測(cè)試系統(tǒng)加熱預(yù)電。①給頻譜分析儀加電。打開(kāi)頻譜儀的電源開(kāi)關(guān)，則頻譜儀開(kāi)始自檢，頻譜儀自檢完畢后，可以按頻譜儀的硬鍵 PRESET；②低噪聲放大器加電。給低噪聲放大器加電，一般情況下，由于放大器噪聲的影響，在放大器工作頻段內(nèi)，其噪聲電平抬高。

第三步：預(yù)置天線(xiàn)的極化角。依據(jù)計(jì)算的極化角和極化旋向確定方法。粗略的設(shè)置天線(xiàn)極化。

第四步：預(yù)置天線(xiàn)的仰角。用伺服控制系統(tǒng)（或手動(dòng)）轉(zhuǎn)動(dòng)天線(xiàn)俯仰到某一位置，用量角器或羅盤(pán)測(cè)定天線(xiàn)仰角，直到測(cè)量的天線(xiàn)仰角近似等于仰角的理論計(jì)算值。圖4所示為天線(xiàn)仰角測(cè)量方法的示意圖。

第五步：預(yù)置天線(xiàn)的方位角。依據(jù)地面站天線(xiàn)安裝地基方向，用羅盤(pán)測(cè)定天線(xiàn)大致方位角，然后在方位上轉(zhuǎn)動(dòng)天線(xiàn)，使天線(xiàn)方位大概指向計(jì)算的方位角。見(jiàn)圖6。

第六步：預(yù)置頻譜分析儀的狀態(tài)參數(shù)。設(shè)置頻譜儀的射頻衰減ATTEN為0dB，頻譜分析儀的起始頻率為衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的下限頻率，停止頻率為頻譜儀的上限頻率。例如Ku波段衛(wèi)星，可設(shè)置頻譜儀起始頻率12.25GHz，停止頻率為12.75GHz。

第七步：用頻譜分析儀的尋找衛(wèi)星頻譜信號(hào)。通過(guò)步驟1～6后，驅(qū)動(dòng)天線(xiàn)在方位方向上（一般±10°范圍內(nèi)即可）掃描，同時(shí)用頻譜儀觀(guān)察衛(wèi)星信號(hào)頻譜，若發(fā)現(xiàn)頻譜儀接收到衛(wèi)星信號(hào)，繼續(xù)微調(diào)地面站天線(xiàn)方位和俯仰，使頻譜儀接收的衛(wèi)星頻譜信號(hào)最大。

第八步：用頻譜分析儀的尋找衛(wèi)星頻譜信號(hào)。收到衛(wèi)星最大頻譜信號(hào)后，進(jìn)一步調(diào)整頻譜儀參數(shù)，例如可設(shè)置頻譜儀的中心頻率為信標(biāo)頻率。設(shè)置頻譜儀的中心頻率為衛(wèi)星的信標(biāo)頻率，然后按硬鍵SPAN后，接著按軟鍵SPAN（此時(shí)頻譜儀分辨帶寬、視頻帶寬和掃描時(shí)間處于連鎖自動(dòng)狀態(tài)），用上下鍵減小SPAN的大小，直到SPAN為50KHz此時(shí)用頻譜儀若觀(guān)察到衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)，則繼續(xù)微調(diào)地面站天線(xiàn)方位和俯仰，直到頻譜儀接收到的衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)最大。

第九步：精確對(duì)準(zhǔn)天線(xiàn)。將頻譜分析儀的SPAN設(shè)置為0，微調(diào)天線(xiàn)的方位和俯仰，使天線(xiàn)的波束中心精確對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。

一般情況下，通過(guò)上述步驟即可調(diào)整天線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。若在計(jì)算方位角±10°范圍內(nèi)掃描天線(xiàn)，仍接收不到衛(wèi)星信號(hào)，則說(shuō)明天線(xiàn)地基不平，測(cè)量的天線(xiàn)仰角偏離衛(wèi)星方向較大，此時(shí)要使天線(xiàn)仰角以大約天線(xiàn)波束寬度的間隔升高或降低（一般在±3°范圍即可），方位調(diào)整范圍可大些，重復(fù)前面的調(diào)整步驟，直到頻譜儀收到衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)，最后精確調(diào)整天線(xiàn)的方位和俯仰，使頻譜儀接收到的信標(biāo)信號(hào)最強(qiáng)，即天線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。

（作者單位：國(guó)家新聞出版廣電總局五六四臺(tái)）