淺談極化角對衛星接收信號的影響

施劍

一、什么是極化角？極化角對接收信號的影響。

我們國內衛星一般都是線極化，線極化分為水平極化和垂直極化。地面接收天線極化的定義是以衛星接收點的地平面為基準，天線饋源（或極化器）矩形波導口窄邊平行于地平面，則電場矢量平行于地平面，定義為水平極化；反之饋源矩形波導口窄邊垂直于地平面定義為垂直極化。

假定衛星波束中心與衛星同經度，那么與星下點同經度（但緯度不同）的非星下點接收天線能很好地與衛星輻射電磁波匹配，而與星下點不同經度的非星下點接收天線的極化必須旋轉一個角度（即極化角，這個極化角也等于星下點的接收天線所在的地平面與非星下點的接收天線所在的地平面之間的交角）才能與衛星電波相匹配。

地面接收天線的極化角P可用下式計算：

P = arctg[sin（ψs-ψg）/tgθ]

公式中的ψg是接收站經度，ψs為衛星的經度，θ為接收站的緯度。

衛星系統產生極化不匹配主要原因是接收站天線極化匹配不良（極化角調整不準）。單極化系統，極化不匹配會產生極化損耗使接收信號降低。

對于雙極化系統，多個轉發器所使用的下行頻率可能是有相同的，為此不同的轉發器之間的信號是依靠不同的極化進行隔離的，如果極化不匹配，不僅產生極化損耗，還會產生兩個極化系統之間的同頻正交極化干擾，這種一個極化系統的信號對另一個極化系統信號的干擾體現為噪聲的增加，使接收信號載噪比大大降低，嚴重時有明顯干擾，甚至無法接收信號。

二、極化角的調整

調整極化角之前，先計算理論值，其值有三種情況：P>0，P=0， P<0，對應的極化角調整方向是：

當P=0時，接收站與衛星同經度，其極化為理想的水平（或垂直）極化；當P>0，此時接收天線的方位角是南偏東，前饋天線饋源順時針旋轉（站在天線的前），后饋天線逆時針旋轉（站在天線的后）；當P<0，此時接收天線的方位角是南偏西，前饋天線饋源逆時針旋轉，后饋天線順時針旋轉。

在實際的極化角調整中，可分二步走：

a.粗調：

先按計算所得的仰角、方位角和極化角調整天線指向及饋源旋轉角度，使仰角、方位角最佳并鎖定天線指向。

b.細調：

用頻譜儀分析儀、AGC電壓或衛星接收機中的信號強度指示條等方法精確調整。

由于頻譜儀價格高，所以在實際操作中都使用方便簡單的衛星接收機中的信號強度指示條法和AGC電壓法。

1、信號強度調整法

信號強度調整法是利用衛星接收機自帶的信號檢測功能來完成，無需任何儀器。

自帶的信號檢測功能的接收機，當進入安裝調試功能界面時，會顯示兩條指示條。

一條稱為信號強度指示條，其值用%來表示，另一條稱為信號質量指示條（稱為C/N指示條更貼切些），其值也是用%來表示。

信號強度指示條用來表示接收機與饋源鏈路的好壞情況，與是否接收到信號無關，此指示條可用來檢測接收機與饋源的連接是否正常和饋源是否有故障。信號質量指示條使用來表示接收到的信號的好壞，它是作為天線調試的主要參考依據。

信號質量指示條根據信號的強弱用色條表示，隨著信號的逐步增強，除指示條的值不斷變大外，指示條的長度逐漸變長，當指示條的顏色由紅色變為黑色時表示接收機以鎖定信號（機子的牌子不同，色帶的顏色不盡相同），即信號電平已達門限值。

信號強度調整法也屬于峰值法。其步驟如下：

首先正確連接饋源-接收機，并使接收機進入天線安裝調試狀態，此時監視器上有一定的信號強度指示，這一指示值反映了饋源-接收機物理鏈路的損耗大小。按接收節目的參數設置接收機，然后緩慢旋轉饋源，旋轉的方向和角度以計算值P為基準，使信號質量的指示條達到最大值后鎖定饋源，此時極化匹配調整即告完成。

2、AGC電壓調整法

AGC電壓調整法是利用衛星接收機輸出的AGC電壓來調整接收天線的極化匹配。該法無需昂貴儀器，只要帶有AGC電壓輸出的衛星接收機和萬用表即可，適合普通用戶。

調整步驟如下：

設高頻頭為單極化（水平極化）的。首先把天線饋源（或極化器）矩形波導口窄邊平行于地平面，并將接收機設置相應的頻道和參數，使之能收到電視信號（水平極化的信號），緩慢旋轉饋源，旋轉的方向和角度以計算值P為基準，找到AGC電壓的最大點，此即為極化最佳匹配位置，鎖定饋源，極化調整即告結束。

極化調整好以后，圖像清淅、穩定、無干擾，聲音悅耳、無噪聲，某一端口只能接收某種極化的節目。極化匹配不好的系統最常見現象是：圖像噪波多，出現大面積色塊畫面時更明顯，有不穩定的短白線干擾，或兩種不同極化的節目在一個端口上均能收到。AGC電壓調整法一般用在模擬衛星電視的場合。

三、結論

因此，對雙極化衛星系統，調整接收天線時，除了調好方位角及俯仰角外，還須調好極化角，以免反極化信號干擾所要接收的正常信號，確保所接收的信號可靠穩定。