卫星电视接收天线快速对星的方案.docx
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卫星电视接收天线快速对星的方案
卫星电视接收天线快速对星的方案
天津大学网络教育学院
专科毕业论文
题目：
卫星电视接收天线快速对星的方案
完成期限：
2016年1月8日至2016年4月20日
学习中心：
嘉兴
专业名称：
电气自动化技术
学生姓名：
俞建根
学生学号：
132********6
指导教师：
刘伯颖
卫星电视接收天线快速对星的方案
卫星电视接收天线是有线电视前端重要组成部分，主要用于接收电视节目信号，其原理是利用电波的反射原理，将电波集焦后，辐射到馈源上的高频头，然后通过馈线将信号传送到卫星接收机并解码出电视节目。
卫星接收天线形式有多种多样，但最常见的有以下几种：
一、正馈（前馈）抛物面卫星天线
正馈抛物面卫星接收天线类似于太阳灶，由抛物面反射面和馈源组成。
它的增益和天线口径成正比，主要用于接收C波段的信号。
由于它便于调试，所以广泛的应用于卫星电视接收系统中。
它的馈源位于反射面的前方，故人们又称它为前馈天线（如图1所示）。
正馈抛物面卫星天线的缺点是：
1、馈源是背向卫星的，反射面对准卫星时，馈源方向指向地面，会使噪声温度提高。
2、馈源的位置在反射面以上，要用较长的馈线，这也会使噪声温度升高。
3、馈源位于反射面的正前方，它对反射面产生一定程度的遮挡，使天线的口径效率会有所降低。
优点就是反射面的直径一般为1.2--3M，所以便于安装，而且接收卫星信号时也比较好调试。
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二、卡塞格伦（后馈式抛物面）天线
卡塞格伦是一个法国物理学家和天文学家，他于1672年设计出卡塞格伦反射望远镜。
1961年，汉南将卡塞格伦反射器的结构移植到了微波天线上，他采用了几何光学的方法，分析了反射面的形状，并提出了等效抛物面的概念。
卡塞格伦天线，它克服了正馈式抛物面天线的缺陷，由一个抛物面主反射面、双曲面副反射面、和馈源构成，是一个双反射面天线，它多用作大口径的卫星信号接收天线或发射天线。
抛物面的焦点与双曲面的虚焦点重合，而馈源则位于双曲面的实焦点之处，双曲面汇聚抛物面反射波的能量，再辐射到抛物面后馈源上（如图2所示）。
由于卡塞格伦天线的馈源是安装在副反射面的后面，因此人们通常称它为后馈式天线，以区别于前馈天线。
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卡塞格伦天线与普通抛物面天线相比较，它的优点是：
1、设计灵活，两个反射面共有四个独立的几何参数可以调整；2、利用焦距较短的抛物面到达了较长焦距抛物面的性能，因此减少了天线的纵向尺寸，这一点对大口径天线很有意义；3、减少了馈源的漏溢和旁瓣的辐射；4、作为卫星地面接收天线时，因为馈源是指向天空的，所以由于馈源漏溢而产生的噪声温度比较低。
缺点是副反射面对主反射面会产生一定的遮挡，使天线的口径效率有所降低。
由于其口径都在4.5M以上，所以制造成本较高，而且接收卫星信号时调试有点复杂。
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三、格里高利天线
格里高利是十七世纪苏格兰的一位数学家，他于1663年设计出了格里高利望远镜，格里高利天线就是从格里高利望远镜演变而来的。
格里高利天线由主反射面、副反射面和馈源组成，也是一种双反射面天线，也属于后馈天线，它通常在上行地球站中作为卫星信号发射天线使用。
其主面仍然是抛物面，而副反射面为凹椭球面，格里高利天线可以安装两个馈源，这样接收和发射就能够同时共用一副天线，通常接收馈源安放在焦点1处，而发射馈源则安放在焦点2处（如图3所示）。
格里高利天线优、缺点和卡塞格伦天线差不多，它最主要的优点就是有两个实焦点，因此可以安装两个馈源，一个用于发射信号，一个用于接收信号。
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四、偏馈天线
偏馈天线又称OFFSET天线，主要用于接收KU波段的卫星信号，其是截取前馈天线或后馈天线一部分而构成的，这样馈源或副反射面对主反射面就不会产生遮挡，从而提高了天线口径的效率。
如图4所示，从图可以清楚的看出，偏馈天线的工作原理与前馈天线或后馈天线是完全一样的。
一般来说相同尺寸的偏馈和正馈天线接收同一颗卫星时，因反射的角度不同，偏馈天线的盘面仰角会比正馈天线盘面略垂直约25-30度。
偏馈天线的优点是：
1、卫星信号不会像正馈天线一样被馈源和支架所阻挡而有所衰减，所以天线增益略比正馈高；2、在经常下雪的区域因天线较垂直，所以盘面比较不会积雪；3、在阻抗匹配时，能获得较佳的“驻波系数”；4、由于口径小、重量轻，所以便于安装、调试。
缺点是在赤道附近的国家，如使用正馈一体成型的天线来接收自己上空的卫星信号，天线盘面必须钻孔，才不致天线盘面积水。
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五、球形反射面天线
顾名思义，所谓球形反射面就是球面的一部分，在卫星接收系统中使用球形反射面天线的目的就是使用一副天线来同时接收多颗卫星的信号（如图5所示），因此比较适合卫视发烧友安装。
从以上的介绍，我们知道抛物面是一个理想的集束装置，若在抛物面天线上安装两个以上的馈源，也可以接收一定范围之内的多颗卫星，这种方式已经有许多人采用过，但是用抛物面天线接收多颗卫星是工作在散焦状态之下的，因此天线的口径效率比较低，天线的增益一定会有所下降。
而球形反射面具有完全对称的几何结构，因此它是一种比较理想的接收不同方向卫星信号的接收天线。
在加勒比海的波多黎各岛上安装着世界最大的球形反射面天线，该天线是用作射电望远镜使用的。
反射面的直径为305M，它建在山谷中，通过改变馈源的位置可以调整天线的接收方向，以对准宇宙空间不同的射电源。
球形反射面天线缺点和前馈天线的差不多。
其最大的优点是只要在各个焦点处安装馈源就可以在一定的范围内同时接收多颗卫星的电视信号。
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六、微带天线
微带天线是二十世纪七十年代出现的一种新型天线形式，外形是一块平板，故人们又称它为平面天线，主要用于接收KU波段节目。
它的制作工艺与微带传输线相近，都是在一块薄介质基片的一面贴上一薄金属层作为接地板，而在介质基片的另一面形成特定形状的金属带状线。
接收卫星使用的微带天线叫做微带行波天线，它由若干个形状相同的阵元组成，每个阵元就是一个基本的天线单元，若干个阵元排成一条直线，就构成了名为拉姆帕特的直线阵（如图6所示）。
根据具体尺寸的不同，这种直线阵可以接收圆极化电波，也可以接收线极化电波。
微带天线优点是重量轻、安装方便、价格较低，因此比较适合家庭安装使用。
有线电视技术人员经常碰到设置卫星地面天线和调试卫星节目的问题。
目前，亚洲区可收到30多颗卫星，100多套电视节目。
如何快速、准确地设置卫星电视地面接收天线，调整接收卫星电视信号呢？
1器材的检验
接收系统中器材的优劣对接收信号质量的影响很大，在调整卫星节目时应充分考虑器材因素，下面对卫星节目接收系统中用到的器材逐一介绍。
（1）卫星地面接收天线
卫星电视地面接收天线是影响前端信号质量的关键器材，天线应有很高的精度，不同品牌的天线质量差别很大，质差或变形的天线，因为焦点已经改变或者弥散，口径再大也无济于事。
选用天线不宜盲目追求小口径或迷信大口径，只要使所接收的信号幅度达到接收机门限要求就行，关键要重视天线锅面的精度品质。
（2）高频头
低价位的高频头质量很难保证，每个批次都可能不一样，高频头存在的质量问题主要反映在工作性能不稳定，如本振频率漂移、热稳定性差、频段的一致性差、增益低等，在使用中会产生信号不稳、时有时无，有的频段好、有的频段差，甚至收不到，接收的信号品质明显下降，所以在调试时要对所用高频头的品质了解清楚，最好是选用优质名牌产品。
（3）同轴电缆与F接头
同轴电缆与F接头虽不是关键器材，但倘若选用不当，也会影响到信号的质量。
如同轴电缆芯线太细、屏蔽网过稀，对信号的泄漏与衰减就大，实际应用中，一般选用－9同轴电缆较为合适。
F头与电缆之间的连接也要讲究工艺，若连接不好会造成屏蔽网与芯线短路，或造成屏蔽网与Ｆ头断路；此外，要处理好F头的防水问题，否则，风吹日晒雨淋之下容易氧化，导致与高频头接触不良，造成信号质量大幅度下降。
（4）功分器
当在同一卫星上接收多套节目时就要用“功分”器，常用的“功分”器有二“功分”、四“功分”、六“功分”、八“功分”。
“功分”器的质量也参差不齐，劣质的“功分”器对信号的损耗很大，过多的“功分”也会对信号造成很大影响，这些都会严重影响收视质量，实际应用中，使用四“功分”较多。
（5）数字接收机
现在的卫星节目多为数字节目，所以应选用工作稳定可靠的，售后服务及品牌信誉较好的数字接收机。
初次调试最好选用有信号强度显示的、门限比较低、画质上乘的数字接收机，功能不一定很多，要求实用即可。
门限高的接收机往往收不到弱信号，尤其当其他器材的性能裕量不是很大时，接收机的门限就至关重要，如在相同配套器材中，用了品质不同的接收机，好的接收机恰好能够使用，差的接收机在收弱信号时就收不到了，或者画面不稳定，有马赛克等。
2天线的选址
安装卫星接收天线时，安装地点的选择要考虑的因素较多，选址不当会带来意想不到的困惑和麻烦。
选择天线安装地址时，应注意以下几个方面。
（1）避开建筑物的遮挡
在天线指向卫星的方向上应该没有树木、房屋、铁塔、高压线及高山等任何物体遮挡。
一般来说，天线指向周围遮挡物的连线与天线指向卫星的连线之间的夹角应以大于5°为宜。
（2）避开微波信号的干扰
当接收卫星电视的时候，有的地点会遇到地面微波信号的明显干扰，主要表现在3.4~4.2GHz的C波段范围内。
最简单的办法是变换天线的安装位置，利用高大建筑物挡住干扰，或者在天线前方加金属屏蔽网，将干扰波吸收与隔离。
干扰对KU波段天线来说不是主要问题，因为KU波段的干扰信号比C波段要少得多。
（3）缩短天线与接收机的距离
天线不要离接收机太远，馈线长度一般以不超过30m为宜，太长会直接影响接收质量。
条件允许的话，最好把天线安装在视野开阔、平时无人走动的地方，而且周围留有一定的工作空间。
（4）注意天线防风
C波段卫星天线由于口径较大，一定要注意天线底部结构强度，一般情况下，应保证天线在12级台风下不受破坏。
避免天线座落在两个高大建筑物之间，因为刮风时此处的风力会比其他地方更大。
KU波段天线的口径较小，相应的风阻也小，选址条件要宽裕得多，但也应安装在风力小的地方。
（5）采取防雷措施
卫星天线如果装在楼顶等较高的地方，一定要为其安装避雷针。
天线本身也要可靠接地。
注意避雷针的地线不要和天线的地线接在一起，即不要共用一个地线。
3天线的调整
对于县级广电部门来说，一般没有倾角仪、寻星仪等调星专用工具，复杂的方位角、仰角、磁偏角计算公式更让人头痛。
特别是近年兴起的KU偏馈天线的仰角问题，让人感到天线调试是一件十分困难的事。
能不能轻轻松松、又快又准地把天线指向所要接收的卫星呢？
实践过程中我们发现，即使偏离正确的方位角、仰角位置，都可以收到信号。
偏离位置与卫星信号的强弱、波段有关，信号越强，波段越低，可偏离的位置就越大。
KU波段可偏离的角度最小，但也总可以偏离调整。
基于以上认识，我们在“调星”时可以实行简便的模糊寻星方法，具体操作分为以下几个步骤。
（1）准备好有关的器材
包括监视节目用的小屏幕电视机或监视器，测方向用的指南针，安装天线用的扳手，卫星接收机、接收天线、高频头、馈源及同轴电缆、电源和天线固定器材。
将所有器材搬运到天线旁边，安装好天线、高频头，连接好数字卫星接收机和监视器，以便于调整时观测。
（2）了解卫星及节目的数据
如卫星轨道位置（经度）、本地位置（经度、纬度），所接收的卫星、节目内容、波段、下行频率、符号率、极化方式、是否加密等，并事先将所需数据输入数字卫星接收机。
（3）确定天线的大致方向
可根据指南针或太阳的起落判断出东西、南北的大致方向，然后查地图或其他资料找出接收点所处的经度，再与卫星的轨道位置进行比较，得出大致方向。
如果卫星轨道经度等于接收站经度，天线就指向正南方；如果卫星轨道经度小于接收站经度，天线就指向西南方；如果卫星轨道经度大于接收站经度，天线就指向东南方。
譬如肥城市广播电视局网络中心卫星地面接收站处于东经116.76°，北纬36.24°，要接收105.5°的亚洲3S卫星，天线就要指向西南方向；要接收134°的亚太1A卫星，天线就要指向东南方向。
按照我国处于北半球的地理位置，调整天线应以正东和正西方向为极限，天线是没有可能指向北边的。
实际操作时，可在所确定方向周围几十度的范围作来回搜索。
（4）调整接收机的参数
一般情况下，数字接收机都预置了卫星节目参数，但也有一些新的卫星节目参数需要手工输入。
使用时，将卫星节目的下行频率、符号率、极化方式等数据输入接收机中，使接收机处于接收状态。
（5）选择天线的极化方式
架设好天线之后，首先要考虑的是极化（偏振）的选择与调整。
极化的选择依卫星转发电波的极化特性而定。
在接收圆极化波时，并不要求矩形波导宽边平行于地面，只要矩形波导与极化器配合就行了。
接收线极化波时，不需要极化器，可将它取下，但也可以不取走，而将介质片置于矩形波导宽边平行的位置，这时介质片与电波极化方向垂直，引入的损耗比介质片平行于电波极化方向时小。
特别要注意，在接收线极化波时，矩形波导宽边一般不是平行或垂直于平面，而是与水平面有一夹角。
这是由于卫星上发射的线极化波受到卫星姿态及接收站地理位置影响，存在极化偏转角的缘故。
（6）调整天线的具体方向
天线对星准确与否可根据电视画面上雪花点的多少来判别。
雪花点愈少时表明天线对星愈准。
当雪花点完全消失时，为了进一步调准天线指向，可用一块湿布包住天线的馈源，由于电波被湿布衰减，这时电视画面上又出现雪花点。
再调整天线的仰角和方位角，使雪化点减至最少。
调整完毕要记住去掉湿布，并锁定方位角和仰角。
当然，有的接收机有信号电平显示，这时可根据显示的电平进行准确对星。
对星时，将天线仰角从最小位置慢慢向90°方向调整，用手慢慢抬高天线，调整过程中要注意观察监视器的图像或接收机前面板上的信号电平强度指示，如监视器出现了电视信号或信号电平指示有增大的迹象，就应把天线调到最佳点，再调方位角。
有些数字机的信号电平指示在天线没有对准卫星时也是有显示的，那是高频头的噪声，观察时应观察信号增大的趋势。
如果没有出现图像或信号增大的趋势，就将天线向东或向西调整到一适中角度再搜索。
对C波段来说，这个角度可稍大，对KU波段来说应稍小，但也不必过小。
如一个方向收不到，可向另一个方向继续搜索。
至于极化角，搜索时可先置于任意位置，如搜索不到，将其旋转90°后再搜索。
这种方法无论对C波段或KU波段，数字信号或模拟信号都适用，用偏馈天线搜索KU波段的数字信号时，如果接收机没有信号强度指示，就显得困难一些，这时方位角移动要小，通过观察接收机面板上的信号指示灯来判断收到信号与否，这种寻星方法在操作熟练以后是相当快捷的。
4节目的接收
（1）C波段模拟信号的接收
调整卫星接收机的频率，即高频头本振频率（5150MHz）减去所要接收卫星节目的下行频率。
譬如需要接收东经134°亚太1A卫星上的山东卫视模拟信号，接收机的频率应为：
5150MHz-4100MHz=1050MHz。
如果收到的图像噪点很多，此时，可根据噪点判定原因。
如图像上全是黑噪点，说明接收机频率偏高，应调低接收机频率。
如图像上全是白噪点，说明接收机频率偏低，应调高接收机频率。
直到图像上无噪点或有轻微的黑白噪点方为正常。
如果图像上黑白噪点较多，应检查高频头支架安装、焦点的调整、极化的调整、方位角仰角的调整是否正确，天线方向上是否有建筑物、树木、电线等遮挡物。
解决上述问题后，便可正常收视。
（2）C波段数字信号的接收
按上述方法捕捉到C波段模拟信号后换上数字机，一般情况下便可收到数字压缩的电视节目。
如收不到数字节目，则显示无卫星信号，这是由于信号太弱，低于数字接收机的门限值造成的。
模拟信号弱时表现为图像上有噪点，数字信号弱时表现为画面停顿或出现马赛克，低于门限值时则表现为无信号。
此时，应将数字接收机设为天线调整状态，通过接收机面板上的模拟信号强度指示来再次调整天线的方位角、仰角、极化和高频头位置，边调整边观察，通过调整使场强指示最大。
经过认真、仔细的调整便可收到数字压缩电视节目。
（3）KU波段模拟信号的接收
按上述方法调出C波段数字信号后，换上KU波段高频头，将接收机频率调整为所需接收的卫星节目下行频率减去高频头本振频率（11.300GHz）。
上下、左右微调天线和高频头，使方位角、仰角、极化、焦距等俱佳。
（4）KU波段数字信号的接收
经过上述一系列的调整、天线、高频头的状态已经是最佳状态，所以，只要换上数字接收机，调出所要接收的KU波段节目序号即可。
如需增加新的节目，则要输入频率、符号率、极化等参数。
5注意的问题
（1）寻星时尽量避免在阴雨天或下雪天调试，恶劣的天气对信号的损耗很大，此外还应了解调试时有无太阳黑子的干扰，云层是否太厚。
即使在晴朗天气调试，如果发射信号源所在地的天气恶劣，信号强度也会受到影响，有时也会遇到调试的转发器停播、周二上星节目机器检修、或者卫星节目参数已经更改等情况。
（2）在调试中应选择该卫星中最强信号的一组转发器，收到信号后再仔细调试到最佳点，使弱信号也能满意收看。
（3）做好天线的防护工作。
一要注意防风，固定好地面接收天线的底座，并将各螺丝紧固好，防止被大风刮倒；二要注意防雷，天线应妥善接地且接地电阻应小于4Ω，天线位置过高时最好能在卫星天线旁竖立避雷杆，确保天线不被雷击。
三要注意防锈，随着空中的卫星越来越多，地面接收天线会经常调整，所以应在方位角、仰角等有关调整螺丝上涂上黄油，以方便下次操作。
四要注意防雨雪，高频头与电缆接头处，应用防水胶带包好,防止雨水顺着电缆进入接收机，损坏元器件,冬天下大雪时应及时除雪，以保证收视效果。
五要注意防蛀虫，老式馈源管口没有遮盖，很容易住进蚂蜂、蜘蛛等昆虫，应定期检查。
（4）做好记录，内容包括卫星名称及卫星参数、节目名称、波段、下行频率、符号率、极化方式、是否加密、调星时间、技术人员等，以便再次调整时参考、借鉴。
总之，卫星地面天线对星的精确程度是决定接收信号质量优劣的第一关，所以调整时一定要有耐心，如果对卫星地面天线的调整不太熟悉、缺乏经验，可利用一些调星用的辅助器材，如：
指南针、寻星器、倾角仪等，或者找熟悉
④将一根小木棒置于框架下方正中“O“处，用木螺丝固定紧，并把小木体插入—竹竿中并箍紧。
将竹竿竖于屋顶或阳台上，将AB组易拉罐一端对准主要电视台发射塔，即可收到满意的效果。
这种全频道易拉罐电视天线特别适用于边远山区。
三、利用铝制易拉罐稍加组装，可制成一架接收性能良好的电视天线如图所示。
主要用两根直径10mm、长85mm的铝管。
两主管的夹角为90°,用螺丝将A、B端固定在绝缘板D上，用绝缘管L加强固定。
在每根主管上焊接固定6根长
14cm的支管，支管与主管的夹角为45°。
在A、B端用300Ω馈线引下，再通过300/75Ω阻抗转换插头接入电视机。
易拉罐的装法是：
在易拉罐的上下盖各打一个孔，然后套在支管上，并用稍子固定就可。
使用时，将天线朝着电视台方向水平放置在楼顶或无障碍物的高处，然后边看电视边调节天线的位置（方位），调到最佳位置固定下来。
此天线对1－38频道都有较好的接收效果。
四、用12个易拉罐制成的电视天线，接收电视信号的效果比自制的其它天线效果好。
罐装各种饮料的易拉罐容易得到铝质易拉罐是制天线的主要材料。
一般先做一个“T”
形的木质托架，把易拉罐每侧6个固定在横梁上。
在易拉罐两端的圆心处钻孔，孔1～2毫米，刚能穿进去剥掉外皮的铜芯线即可。
要选线芯稍粗的导线。
穿起来的
易拉罐要靠紧，线芯固定在铁钉上，按附图制作。
为了牢固，再用金属丝把易拉罐在横梁上绑紧，从中间的两个铁钉上的铜线引到电视机。
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