衛星接收天線加熱除雪融冰系統簡介

楊偉娟

（作者單位：國家新聞出版廣電總局722臺）

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衛星接收天線加熱除雪融冰系統簡介

楊偉娟

（作者單位：國家新聞出版廣電總局722臺）

摘 要：本文根據自身的維護經驗，分析衛星接收天線上的積雪和結冰，對天線接收傳輸能力造成的危害，介紹加熱法除雪融冰系統的設計方案和性能特點以及該系統投入運行后的使用效果，以供參考。

關鍵詞：雪衰；加熱組件；測溫單元；控制器

衛星接收天線是衛星通信的重要設備，是廣播發射臺站接收電磁波實現信號轉換的重要裝置。在廣播發射臺站衛星接收天線一般是節傳機房的室外單元，是節傳機房維護的重點部分。在我國北方大部分地區，冬季下雪時，氣溫可低至-20℃，甚至更低，即使南方地區也會不時遭遇低溫、大雪等極端天氣。積雪和結冰會造成衛星天線反射面的變形，導致電磁波信號無法準確聚焦反射到饋源波導面的中心區域，使天線增益大幅降低，信號質量大幅下降，甚至中斷。冰雪等介質對電磁波信號產生散射作用也會對信號造成衰減。

在以往的維護中主要采取人工除雪的方法，但由于衛星天線口徑大，距離地面高，在這種嚴寒的冰雪天氣人工除雪不但難度大，工作艱苦，且非常危險，容易造成人員受傷，同時效果也不理想。隨著衛星通信技術的飛速發展和維護水平的不斷提高，為衛星天線加裝加熱除雪融冰系統無疑成為了解決這一問題的理想方案。

1 系統設計方案

該系統在物理結構上可分為加熱保溫組件、測溫傳感單元、控制器、網絡設備和遠程監測軟件5部分。系統通過測溫探頭傳感器監測天線表面的溫度，并通過控制器根據實際測量的溫度情況控制扇區加熱膜，保證天線表面溫度維持在0℃以上，在冰雪天氣確保天線表面冰雪融化，避免積雪或者結冰情況發生。控制器之間用以太網連接，并可以通過遠程監測軟件監測系統的運行情況和系統參數的設置。

加熱保溫組件是在天線主反射面背面安裝電熱板，并在電熱板外表面覆蓋一層保溫材料，減小加熱板產生的熱能對外的輻射，降低能耗。加熱板是由鎳洛合金電熱絲和硅橡膠高溫絕緣布組成，它具有加熱快、效率高、抗老化、防水和阻燃等特點，且質量輕薄，可根據實際需要裁剪成各種大小和形狀。保溫層采用密閉式發泡結構的橡塑發泡保溫材料制成，這種材料導熱系數小，具有良好的絕熱效果，在天線反射面背面加熱板外覆蓋一定厚度的橡塑保溫材料，可以大大減少熱能的損失，降低能耗，提高效率。

測溫傳感單元是將天線的扇面分為若干個區域，每個區域使用3個溫度測量探頭，測量該區域天線表面的溫度，并通過數據總線將測量所得的數據傳輸到控制器，以便控制器根據實際測量的溫度調度相應區域加熱板加熱。

控制器可將測溫傳感單元測量的溫度數據和溫度設定值進行比較，根據比較結果對每個溫度區域的發熱組件的運行功率進行獨立調度，起到節能效果。每個控制器控制5個分區，每分區含1個加熱組件，3個溫度探頭。控制器間使用100Base-T以太網連接。4.5m天線分為12個區，使用3個控制器進行控制。3.7m天線使用2個控制器。2.4m用1個控制器。

遠程監測軟件主要功能是，遠程PC對控制器進行遠程管理和控制器上報天線終端的運行狀態數據。天線終端使用以太網接口和PC機連接，控制器可以通過遠程監測軟件上報各個溫度區域的運行狀態數據，如天線表面溫度、發熱板溫度、工作功率等。PC終端可以通過遠程監測軟件對控制器的各種參數進行設置，達到遠程操作的目的。

2 系統性能

該系統在天線與天線，設備與設備之間用以太網連接，相互通訊，數據交換，統一管理，對溫度、供電功率和輸出功率等參數智能控制。多副天線加熱系統還組成一個陣列式系統，統籌功率調度，通過控制總功率和每副天線的功率，保證既不會超過總設定功率，又可以合理進行功率分配。

系統控制器可以提供恒溫模式、功率限制模式、自動模式和強制加熱模式4種工作模式，供使用者選擇。恒溫模式是保證天線溫度穩定，在降雪量較小，持續時間長的情況下，使用該模式效果較好；功率控制模式是天線循環加熱，保證功率不超過限制值，在降雪量較大的情況下使用該模式可以節能高效的完成除雪融冰工作；自動模式是超過總供電功率時，自動由恒溫模式切換到功率限制模式，對整個系統起到保護作用；強制加熱模式是設置物理開關，在雪情嚴重威脅到天線正常工作時，可手動切換到強制加熱模式。

該系統對溫度、電壓號功率都設計了保護功能，每個控制器都設置了功率上限，當功率達到設計功率后將自動關機，防止超負載運行造成設備損壞。溫度保護方面是當溫度達到系統設置溫度上限后自動停機，防止溫度過高，造成損失。整個系統運行安全穩定，可達到最高加熱溫度為高于環境溫度30℃；天線加溫穩定時間高于環境溫度20℃時升溫穩定時間小于60min；天線加溫達到設定溫度時間高于環境溫度20℃時升溫時間小于30min。該系統還有一定的擴展能力，新的天線加熱裝置可與原系統無縫連接，實現加熱功率再分配和最大功率限制。

3 結語

衛星天線加熱除雪融冰系統的使用效果顯著，值班人員在冰雪天通過遠程控制終端，輕松完成衛星天線的除雪工作。解決了北方地區衛星天線上積雪清理難得問題，降低了雪衰對衛星通信造成的影響，為冰雪天氣下衛星天線的使用與維護提供了保障。