卫星电视信号到达地面的有效全向辐射功率EIRP目前在C频段只有35dB左右,即使在K\(_{u}\)频段也是比较微弱的。这就要求卫星电视接收天线具有高增益G和低噪声温度TA以便得到较高的G/T\(_{A}\)值,这些参数决定于产品的质量。还要求天线要准确地对准卫星并且与星上的极化形式相同,否则将收不到信号或严重影响接收质量。由于天线工作于露天环境,要求安装牢固可靠,具有抵御风沙、雷电雨雪的能力。由理论分析和实践可知,天线对于提高接收质量是最关键的设备。因此天线的安装、调整和维护就显得特别重要,以下就这几个问题作些介绍。
一、卫星电视接收天线的结构及特点
卫星电视接收天线主要由反射面、馈源、方位及俯仰调整机构、座架主体、底座及有关支撑杆等构成。图1为一种常用的天线实例示意图,图中示出天线的基本结构。少数天线还有自动搜索卫星及遥控装置。

卫星电视接收天线有如下特点:①绝大多数都采用抛物面做反射面。利用抛物面的聚焦作用,将微弱的信号反射到位于焦点的馈源上,这样利于集中接收微弱的电磁波。②采用低噪声高频头并与馈源直接紧密连接在一起,这样可大大减少因传输损耗造成的噪声,有利于降低天线的噪声温度。目前高频头的噪声温度大都采用35°K、29°K、25°K等,其值越低会使天线的品质因数G/T\(_{A}\)值越高,接收效果就越好。③有可调的方位角、俯仰角机构,以便准确地对准卫星。一般调整范围:方位角为±180°(口径4.5m以上天线为±90°),仰角为0~90°。④具有较强的刚性和抗风能力,一般10级风以下能正常工作。因此反射面多用铝板或铝网做成,为降低性能价格比,也有用玻璃钢做反射面的。⑤口径3m以下普及型天线多为单反射面前馈(馈源位于反射面前面)式,口径4.5m以上天线多为前馈卡氏天线,也有后馈式的。
二、天线的安装
1.天线基础的建造:选择好站址和天线之后就可根据设计建造天线基础。天线基础(又称天线墩)一般有两种,一种是建造在建筑物顶部,5m以下较轻型天线易采用这种方式。另一种是建造在地面上,一般口径5m以上的天线多采用这种方式。地面上的天线墩一般用钢筋混凝土及砖石结构砌成,并要埋入地下一定深度,粘土地质一般埋深1~1.5m,岩石地质不小于0.5m,沙质地质不少于2m。高出地面的尺寸要大于2m。设置在建筑物顶部的天线墩要同建筑物牢固结合为一体,并考虑建筑物的载荷能力。两种基础都要预埋固定天线底座用的螺栓。
2.天线的安装及注意事项:各个厂家生产的天线各有特点,但是基本结构的架设安装原则和程序是相似的,可参考产品技术说明及一般施工规程进行。这里重点谈一谈安装天线时注意事项:①馈源和反射面要严格按产品设计安装,以保证馈源相位中心与反射面的焦点在同一轴线上。②安装过程中不得损伤反射面,严禁变形。不能使灰尘、沙石、螺钉、水等进入馈源内。③安装良好的防雷和接地保护装置。天线接地点与建筑物的接地装置用电焊机焊牢,保证接地电阻小于4Ω。若在地面架设天线,应铺设专用接地装置使接地电阻小于4Ω。并且安装避雷针,针体一般要高出天线顶部2m左右。若利用原建筑物的避雷装置避雷,应严格考察是否高出天线顶部2m,原装置有无损坏,是否可靠以及天线是否在保护范围之内。
三、天线的调整
天线安装完毕并按图2所示框图连接好就可对天线调整,监示器可以用普通彩色电视机或场强仪代替。

1.仰角、方位角的调整:①预置仰角和方位角,由公式计算或在有关资料上查到天线的仰角和方位角,调整天线大致对准卫星方向。②开机调整天线。先把接收机预置到要接收的频道,然后开机用观察接收机(或场强仪)电平指示为最大和监示器图像最清晰的方法调整天线的方位角、仰角。若无图像或图像不清晰,先调整天线的方位角再调整仰角使收到图像并清晰,同时使接收机电平指示最大。为防止调到信号副瓣上,在观察到图像之后,先将方位角偏离较大角度重调,一般大于±5°,调到电平指示为最大值、图像最清晰。而后再以同样的观察方法调仰角使接收效果最佳。以上微调几次达最佳效果后,将方位角和仰角机构牢固固定。若调方位角和俯仰角接收效果不佳,可微调馈源位置使其在天线焦点上以达最佳接收效果。天线在出厂时,厂家已设计好馈源及支撑杆的尺寸和位置,一般不要调整。
2.极化方式的调整:接收天线馈源中极化方式必须与星上极化方式匹配(即相同)。为适应目前我国卫星电视水平线极化(87.5°E星、110.5°E星、105°E星)和右旋圆极化(国际V号66°E星)并存的情况,馈源往往带有极化器,改变其中移相片以及方—圆或方—矩形波导变换器的位置就可以改变极化形式。图3示出了前馈卡氏天线系统极化器调整后极化匹配时方位示意图,图3中1是水平线,2是波纹盘,3是圆波导,4是矩形波导口,5是移相片。图3(a)为收右旋圆极化波;图3(b)为收左旋圆极化波;图3(c)为收水平线极化波;图3(d)为收垂直线极化波。调整方法是朝主反射面的中心点与卫星构成的方向看去,视线先到馈源的波纹盘,后到矩形波导口。调整移相片5和矩形波导口4处于图3中所示的位置即可。例如接收亚洲一号星水平线极化波时,将它们调到图3(c)的位置,即波导口4的窄边与水平线平行,移相片5与水平线垂直。我国卫星采用线极化形式,极化器就可以不设移相片了,这种馈源极化的调整就简单多了。若收水平线极化波,将极化器输出端的矩形波导口窄边平行于水平面即可;若收垂直线极化波,将极化器输出端的矩形波导口宽边平行于水平面即可。

3.极化角ζ的调整:采用水平线极化时,水平线极化波与接收点存在极化角,由此造成极化损耗,要进行极化微调。若ζ(可计算或查到)为正值,以极化器水平极化面为参考面向顺时针方向旋转ζ的度数;若ζ为负值则向逆时针方向旋转ζ的度数。观察方向与观察极化方式的方向相同。因法拉第旋转效应,对4GHz信号产生9°的最大旋转角并带来损耗,所以上述调整极化器到位后仍要微调,方法是开机调整观察监示器图像最佳,接收机电平指示最大。极化损耗只有部分地区较大,大部分地区较小不必微调。另外,对调好后装到天线上的极化器利用上述判断方法开机调整以消除交叉极化。
进行如上调整并固定好的天线即可投入使用。
四、天线的维护使用
卫星电视接收天线的维护使用除按照一般天线的维护使用常识进行外,还要特别注意保持它的特殊部件的性能,简述以下几点供参考。
1.换季检查。一般在冬春之交和秋冬之交进行。检查内容包括:反射面是否变形,主、副反射面与馈源是否偏轴,波导是否进入杂物、雨雪等。螺丝、销钉等机械部分是否松动或严重生锈,活动部分上油保养等。检查避雷天、地线是否完好。
2.平时加强对特殊关键部件的检查维护。例如馈源上的保护罩,要防止硬物、沙石吹打被破坏而失去防护性能。防止雨雪进入馈源而影响电气性能。
3.移相器、极化器安装调好后不能随便拆卸,波导管内一般不需用抹布擦拭。遇到故障时不要轻易任意拆卸部件等。 (张言荣)