中波轉播臺衛星信號源的極化方式與轉化及其安裝調試方法

葉貴旭

（廣東省肇慶中波轉播臺，廣東 肇慶 526108）

0 引言

中波轉播臺的主要職能是轉播中央、省電臺節目和實驗等政治任務。轉播臺的信號源接收主要來自衛星發送的信號，其接收到的衛星信號源質量直接影響到播出質量，為保障優質和安全的播出信號，了解衛星接收天線的極化方式和掌握正確的調整方法十分重要。

1 極化方式的種類和應用

1.1 極化方式的種類

信號源極化方式的定義指的是天線所發射或者接收電磁波的極化方式，這取決于電磁波的電場矢量末端的運動軌跡曲線。當電磁波的電場矢量末端端點在垂直于傳播方向的固定平面上的運動軌跡是直線時，這種電磁波稱為線極化波；同樣地，當其運動軌跡為圓或者橢圓時，則稱為圓極化波或橢圓極化波。我們現時在使用的廣播電視信號發送和接收的電磁波極化方式主要為圓極化和線極化兩種。線極化波又可以分類為垂直極化波和水平極化波兩種，無線通信發展初期階段，采用的信號傳輸極化方式大多是沿著地平面傳播，所以線極化對照基準是地平面，垂直極化波的電磁波傳播方向與地平面垂直，而水平極化波的電磁波傳播方向則與地平面平行。圓極化波和橢圓極化波又可以分類為右旋極化波和左旋極化波兩種，從信號源發射端向電磁波傳播的方向望去，如果電場的運動軌跡是逆時針的稱為左旋極化，如果電場運動軌跡是順時針的則稱其為右旋極化波。

1.2 極化方式的應用

無論是天線的發射端還是接收端均具有一定的極化指向。當發射端與電磁波極化匹配時，即發送端與接收端的電磁波極化指向一致，信號能夠較好地傳遞；當發射端與電磁波出現極化干擾時，即發送端與接收端的極化指向不完全一致，就會降低信號的傳輸效率；當發射端與電磁波出現極化隔離時，發送端與接收端的極化指向相互垂直，將會完全抑制信號的傳遞[1]。在理論實踐應用中，極化匹配理論可以實現信號的最佳傳播；相反的，極化隔離理論便可以用在抗干擾當中，即在根據干擾電波的極化指向，進而把信號接收端的極化指向更改為垂直于干擾電波的指向，使之出現極化隔離，從而達到抗干擾的效果。因此，想要衛星接收天線系統能夠接收到良好的信號質量，在安裝調試信號源系統時，就必須要了解衛星發射信號的極化方式和設置好衛星接收天線的極化方向。

2 極化轉化

現階段國內大多數轉播臺的衛星接收天線都是采用線極化饋源，而如果衛星發送的電磁波為圓極化波。那么需要什么方法才能通過線極化饋源接收到圓極化波信號呢？圓極化波和線極化波之間可實現相互轉化，兩個幅度相同，相位相交的線極化波可以合成為一個圓極化波；同樣地，一個圓極化波也可以分解為兩個等幅正交的線極化波[2]。即如果能夠把這兩個線極化波的相位變成一致時，即傳輸信號達到饋源時相位相同，那么這兩個線極化波疊加后仍然是線極化波，這樣即可通過線極化饋源達到接收圓極化波信號的效果。現階段一般采用移相器來實現圓極化波轉化成為線極化波，即在前饋接收天線中使用介質移相器，后饋天線中使用螺釘移相器。我臺目前正在使用的接收中星9號衛星信號源的接收天線饋源就是在饋源內加裝了移相器，通過把圓極化波信號轉化為線極化波的方式接收信號的。

如果接收的是左旋極化波，電場Ey比Ex超前90°：如果接收的是右旋極化波，電場Ex比Ey超前90°。我們觀察移相器放置角度的方向是從后饋天線的矩形波導向饋源方向看去，因為后饋天線的信號傳輸經過了兩個反射面的反射，電磁波的極化方向并沒有發生改變，可以直接利用135°的移相器角度即可實現信號接收；相反的，如果接收天線為前饋天線，電磁波只經過一個反射面的反射，電磁波的極化方向就與圓極化方向相反，如果接收的是左旋極化波，則經過反射面后的信號波為右旋極化波，此時應該利用45°的移相器角度來接收信號。在工程應用中，可按照以下的規律調整：“前饋極化面，正對反射面，左旋為45°，右旋為135°”。

3 衛星天線的安裝和調試

3.1 信號調試方法

根據衛星的位置、下行頻率、極化方式、符號率等。通過以下相關的公式，代入衛星的位置參數、所在接收地的位置參數，計算出拋物面天線的仰角E和方位角A。

式中，φ1為衛星所在位置的經度；φ2為拋物面天線所在位置的經度；θ為拋物面天線所在位置的緯度；r為地球半徑；h為衛星距離球赤道的距離。以下介紹3種拋物面天線方位角和仰角的調試方法。

（1）AGC電壓調整法。AGC自動增益控制是利用接收信號強度來自動調整放大電路增益的原理，顧名思義，我們根據萬用表測量到衛星接收機輸出的AGC電壓變化來調整接收天線的極化匹配程度。首先把LNB高頻頭接在合適的極化端口，然后將衛星接收機設置好相應的技術參數和頻道，使之能夠接收到想要的衛星信號，同時記下AGC電壓值V，緩慢調整饋源方向，直至AGC電壓出現最大值，鎖定饋源，完成極化調整[3]。

（2）頻譜儀調整方法。頻譜儀調整方法是利用在接收衛星信號時顯示的下行頻率信號峰值進行調整，調整方法如下：把LNB高頻頭與衛星接收機連接起來，設置好衛星接收機的相關技術參數，然后慢慢調整衛星接收天線的方位角和仰角，直至出現下行的最大峰值電壓即可完成調整，固定方向盤托和仰角調節螺桿的螺絲。

（3）信號強度調整法。把衛星接收機移到衛星接收天線附近，把衛星接收機連接高頻頭，將拋物面天線方位角和仰角調試到大致方向；設置好衛星接收機的接收技術參數，打開接收機顯示信號強度的頁面；跟AGC電壓調整法類似，緩慢旋轉拋物面天線的方向，直到找到信號強度最大點時即完成調整，最后鎖定拋物面天線各個螺絲。

3.2 安裝流程

以下舉例利用信號強度調整法安裝中星9號衛星信號源系統的主要步驟：

一是把拋物面衛星天線底座安裝在在周邊較為開闊無遮擋的位置；二是往腳架上安裝方向盤托和仰角調節螺桿；三是在拋物面鍋上安裝饋源支架和饋源，再把拋物面接收天線安裝到方向盤托和仰角調節螺桿上；四是根據中星9號（Ku波段）衛星等技術參數以及接收點的地理位置，大致調整拋物面接收天線的方位角與仰角；五是安裝移相器和接收中星9號的高頻頭于饋源上，并將高頻頭連接上帶解密功能的接收中星9號衛星接收機，同時設置好衛星接收參數；六是根據信號強度調整法，微調拋物面接收天線的方位角與仰角，直至衛星接收機采取的信號質量為最佳狀態，鎖緊方向盤托和仰角調節螺桿的螺絲；七是重新將接收中星9號的衛星接收機安裝到機房信號柜，更改相關信號傳輸線，并測試音頻信號的正確性與質量；八是更改相應的指示標簽，在整個拋物面衛星天線上的支架螺絲涂上黃油，防止被銹蝕。

4 結束語

中波轉播臺的信號源系統一般采用衛星接收天線作為主信號源設備，接收到的衛星信號質量關系到轉播臺站的播出質量。本文通過概念方法介紹了衛星接收極化方式的原理和通過實踐操作總結衛星接收天線的安裝和調試方法，相關資料也從本臺站的實際工作中得到了應用，效果良好，可供利用衛星天線接收信號源的廣播電視臺站參考。