KU波段卫星车的两个技术问题

Ku波段卫星车的两个技术问题

重庆广播电视集团（总台）: 魏飞

卫星通信作为当今通信传输领域的三大支柱之一，以其传输距离远、覆盖范围大而在电视直播信号传输、长途通信传输等领域发挥着重要作用。为了满足各种传输任务的需要，我台将原有的一套FLYAWAY 卫星系统改装成了车载Ku波段卫星车。

在对卫星车的多次使用中，我认为有两个重要的技术问题：

1、如何快速找到、找准卫星；

2、找到卫星后如何确定本站HPA的发射功率，使之即能满足卫星中继传输的需要，又能保证不对卫星转发器上的现有业务造成干扰。

下面我将对这两个问题进行初浅的分析，以方便大家在以后使用Ku波段卫星车的过程中更熟练。

一、如何快速找到、对准卫星？

在Ku波段卫星车的使用中，如何通过天线控制系统找准卫星是首要的问题，离开这个基本点，其他一切问题也就无从谈起了。现代卫星通信地面站所采取的天线控制系统大多采用通过判断卫星信标的方法，驱动天线对准卫星。其工作步骤原理：

1、将天线收起的位置定义为“初始零位”，此时天线伺服系统的数字角位转换器由于其感应装置与天线俯仰、方位等驱动轴直接相连，因而有一个对应于“初始零位”时方位轴和俯仰轴位置的俯仰角、方位角数值，这些数值是在天线装置出厂时固化在系统中的，它是天线能够收起的最重要标记；

2、天线控制单元（ACU）通过GPS、电子罗盘等辅助设备得到车辆所在位置的经纬度，车头指向角度值和天线方位角度值、俯仰角度值；其中的初始方位角度值（AZ0）、初始俯仰角度值（EL0）与“初始零位”时的数字角位转换器的方位、俯仰读数对应起来；

3、通过在ACU单元中输入欲寻找卫星的经度参数，ACU计算出天线应达到的方位角（AZ1）、俯仰角（EL1），并且计算出与初始角度值的相对差ΔAZ、ΔEL，并将这一差值告知天线驱动单元；

4、天线驱动单元按照变化ΔAZ、ΔEL驱动步进电机引导方位轴、俯仰轴转动相应的刻度后到达ACU计算出的方位角、俯仰角位置；

5、再根据频谱仪按照事先设定的信标频率对信标信号进行判断、锁定。

由此可见，这一天线对星系统的基本工作原理就是通过计算目的方位角、俯仰角与初始值的相对变化，从而得到天线方位轴、俯仰轴变化的数值，进而通过数字角位传感器驱动相应轴的转动引导天线到达指定位置对星。

下面将其中的几个重要参数进行分析：

1、出厂设定好的机械参数：“初始零位”时与方位驱动轴、俯仰驱动轴相连的数字角位变换器读数，每变化1度数字角位传感器驱动天线轴转动的数值等。这类参数与设备的精密程度有关。

2、现场实际采集参数：方位角AZ，仰角EL，信标频率。这些参数由于各种的干扰，在当前环境下很难甚至无法确定。初始方位角AZ会受到复杂电磁环境、磁偏角等的影响，由GPS和电子罗盘得到的初始方位角与实际的方位角肯定会存在或多或少的偏差；初始仰角EL也会因为车面是否水平，而引起偏差；信标频率为单载波的形式，在频谱分析仪上难以识别，而且很多卫星的信标频率比较接近，即使找准信标，也无法确认已经找准卫星。

3、理论计算出的参数：卫星经度值，天线对星的方位角、俯仰角。这些参数属于理论计算的问题，在实际操作中无法对此进行改变，因此不对其进行讨论。

通过上面的分析，得知初始方位角AZ、俯仰角EL与真实值的偏差引起了整个系统无法准确对星。通过我多次试验得知，天线对星的实际值与理论值的偏差值和初始AZ、初始EL的偏差值完全相同。二者中又以方位角的偏差为主要偏差，可见如何解决初始方位角与真实值的偏差是实现快速对准卫星的关键。既然受到电磁环境的影响，不可能得到准确的初始AZ值，就采取逆向思维的通过寻找“校正星”的方法达到对初始AZ值、初始EL值的校正，而采用哪一颗卫星做“校正星”比较适合呢？

通过前面对系统原理的分析了解到：如果能在天线对准校正星后，将实际对星的方位角、俯仰角读数改为系统理论计算出的方位角、俯仰角数值，也能达到使数字角位传感器数值与理论计算出的真实角度值对应的目的，从而逆向校正了初始AZ、初始EL，达到与“初始零位”数字角度变换器读数对应的目的，进而保证天线寻找目的卫星时可以精确定位。

对于选哪颗卫星作为校正星的问题，既然卫星信标不易识别，不妨运用系统配置的数字卫星电视接收机，通过收看校正星上的电视节目达到准确寻星的目的。这样对“校正星”有以下几点要求：

●在某一转发器上存在较多的电视载波，有一定的频谱特点；

●能够满足天线方位角变动范围；

●通过收看电视节目，很容易判断是否对准校正星；

下面以寻找中卫一号卫星，利用亚洲3S卫星作校准星为例阐述操作过程。

1、将卫星车停放在比较平坦的地面上，并调整支撑脚至车身基本水平；

2、打开各种设备电源，在ACU单元完成初始化后，输入DEPLOY （展开）天线指令，ACU单元驱动电机到达系统设定的方位角、仰角位置，此时GPS和电子罗盘开始工作，得到车辆现在位置的经纬度，车头指向角度值，完成“初始零位”的检验；

3、在频谱仪上设置好亚洲3S的信标频率，在数字电视机中设置校准星亚洲3S上某一电视节目参数；

4、在ACU单元中输入校准星亚洲3S的参数：105.5°E，执行天线对星；

5、密切注视频谱仪和卫星电视接收机的指示情况；

6、天线到达理论对星位置，记录此时的理论对星方位角、仰角和极化角；

7、若天线未能找到卫星，设定俯仰角不变，进行方位角微调，若在频谱仪上未发现载波或卫星电视接收机未锁定，就少许变化俯仰角，再微调方位角，直到在频谱仪上发现载波或卫星电视接收机锁定时停止微调；

8、观看频谱仪，利用峰值法将方位角、俯仰角和极化角调到信标信号最大处。峰值法调整方位角步骤如下：微调方位角顺时针（或逆时针）旋转一小角度，如信标信号增大，则继续顺（或逆）时针转动；如信标信号减小，则逆（或顺）时针转动。由于峰值点较尖锐，转动要慢，反复调整角度，找到峰值点即信标信号最大点。再用同样方法调整仰角，对于极化角也可以用峰值法，但是细调极化角时候信标的大小变化不很大，采用中间值法调整极化角：先顺时针调整极化角让信标减小到频谱仪上的某一刻度处，记录下此时的极化角度数

Φ1,再逆时针调整极化角让信标增大以后再减小到频谱仪上与刚才

同样刻度处，记录下此时的极化角Φ2，然后计算Φ1、Φ2的中间值，此中间值就是最佳的极化角，注意角度的正负值。

9、记录下天线调准以后此时的方位角、仰角和极化角，将此值与步6得到的理论方位角、仰角和极化角相减得到理论与实际的差值ΔAZ、ΔEL和ΔΦ；

10、在ACU单元中输入目的卫星中卫一号的参数：87.5°E，天线转动到中卫一号的理论位置，再将此时的方位角、仰角和极化角加上ΔAZ、ΔEL和ΔΦ就得到了中卫一号的精确位置，完成寻星。

通过以上对“校正星”法寻星的介绍，可以看到这种方法与传统