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随着卫星电视的快速发展,越来越多的朋友们加入到了卫视爱好者的行列。其中不乏一些从来没有接触过卫星电视及其信号接收的新手。为了解决这些新上路的初哥在理论知识方面的迷茫,我们特地撰写了此文,以期提供给广大新入门的卫视爱好者一些基础的卫星电视信号接收知识。文中涉及到的技术概念我们尽量用浅显易懂的语言来讲解,希望能够帮助各位初哥们早日成为一名懂行的卫视老鸟。
(4)安装调试
卫星接收天线的安装位置选择首先需要注意以下几个问题:
①无遮挡:在天线指向卫星的范围内,应当没有高大的建筑物、树木、山峰等遮挡。一般认为,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大于5°;
②无干扰:接收天线安装的位置应当避免与其他电磁场干扰,远离微波站、雷达站等干扰源。特别是C波段卫星电视广播信号的接收,有时会遇到地面微波信号的明显干扰。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,或者天线附近设置金属网,对消除干扰也有一定的效果;
③近距离:安装接收天线时应注意天线不要离接收机太远,否则馈线太长会影响接收质量,使得信号衰减过大影响接收效果。一般来说,馈线长度越短越好,以不超过100米为宜,并应选择性能较好的同轴电缆。
在正式实施安装之前,还须根据想要接收的卫星的经度和接收地点所处的经纬度来确定接收天线的仰角、方位角(即天线的指向),并使天线迅速对准卫星。在知道了当地的经纬度和卫星定点轨迹之后,要计算接收天线的仰角与方位角,可通过众多卫星天线仰角、方位角、极化角计算软件查到,也可使用卫星接收机中的角度计算功能求出,或者根据右面的图1查得,方法众多,这里不再累述。求出方位角、仰角,将接收天线调整到合适的位置后,就可以开始调整馈源的极化角和焦距等,以得到最佳的接收效果。
所谓天线的极化方式,就是指通过改变天线中的极化器以接收不同极化特性的电波信号。如果电波信号在传播过程中其电场强度方向始终在一个平面内则称为线极化波,而当电波信号的电场强度方向围绕传播方向不断旋转的时候,则被称为圆极化波。无论是线极化波还是圆极化波,一般都只有两种极化方式。在线极化波中,当极化方向垂直于地面时,此电波就称为垂直极化波;当极化方向平行于地面时,此电波就称为水平极化波。而在圆极化波中,则可根据电场强度方向旋转方向的不同分为右旋圆极化波和左旋圆极化波两种。
卫星电波信号的极化特性取决于卫星转发器上发射天线系统的极化特性,接收天线必须具有与之相同的极化方式,才能顺利接收到卫星电波信号的所有能量。改变接收天线的极化方式需要调整旋转天线馈源的极化角。当卫星电波信号采用线极化方式时,调整馈源极化角是保证接收天线接收卫星信号处于最佳接收状态的重要一环。在实际操作中,一般需要转动馈源、高频头,来使卫星接收机上信号强度显示达到最大。圆极化信号则不需要。
正馈天线的安装对准比较简单,只要按照之前查得或算出的仰角、方位角来调整卫星接收天线即可。根据仰角来调整卫星接收天线由平行于地平面状态向垂直于天空的方向仰起的角度,可通过使天线抛物面在垂直面内俯、仰运动来达到。具体天线仰角的确定可使用铅垂线法,在垂直于天线指向轴的平面内任取一点,吊上铅垂线,则铅垂线与该平面之间的夹角即为天线仰角。根据方位角来调整卫星接收天线在水平面做0°~360°旋转的角度,可通过使天线抛物面在水平面做左、右运动来实现。具体方位角的确定可以正南为基准,只要用一个量角器或者罗盘就能定出天线的方位。总之就是要使得卫星接收天线的仰角、方位角直接等于所查得或算出的仰角、方位角即可。
对于正馈大尺寸天线来说,安装的问题就只有这些了。而对于偏馈的小尺寸接收天线来说,因为会受到所处环境诸多方面的限制,为了最大限度提高接收效率,还常采用以下3种安装方式:
①正装
正装方式即常规的安装方式。由于偏馈天线实际上相当于正馈天线的一部分(见上期内容),所以不论采用哪种安装方式,偏馈天线的仰角都应完全与正馈天线一致。需要注意的是,正是由于偏馈天线只相当于正馈天线的一部分,所以偏馈天线指向轴的仰角并不直接等于天线仰角。在调整偏馈天线仰角时,天线仰角和天线指向轴仰角之间实际上还存在一个视觉角度差。
②倒装
当接收高仰角卫星的信号时,可能会受到部分遮挡,这时可以采用倒装方式,以减小接收天线受遮挡的面积。由于是在正装的基础上上做了180°的旋转,因此方位角、极化角并未改变。
③侧装
在正装和倒装情况下,如果接收天线仍然受到遮挡,这时可以采用侧装方式。需要注意的是,天线作90°侧装时,对原仰角的调整就变为了对方位角的调整,对原方位角的调整则变成了对仰角的调整。
(5)维护使用
当卫星接收天线安装调试完成后,一定要锁紧其仰角和方位角的调节部件,并做好标记,同时检查各插接件是否连接可靠,每隔一段时间就要对室外单元进行一次检查。另外,由于卫星接收天线一般都装在建筑物的屋顶或制高点上,在便于接收卫星电视信号的同时,也带来了被雷击的隐患。所以我们在安装并调试好卫星接收天线之后,为了防止其遭受雷击,应采取在天线上方安装避雷针、将天线基座与天线一起可靠接地等措施防止雷电击中天线,保证接地电阻足够小,并在平时特别是雷雨时节到来前经常性的检查卫星接收天线避雷系统是否良好。在风大的地区,应特别注意卫星接收天线的安全,必要时可将天线抛物面旋转至90度并予以固定,防止在恶劣天气下天线遭到损坏。一般情况下,每两年左右需要对天线重新油漆一次,以防止锈蚀,并对其活动支点、轴承、丝杆等重要部位定期涂注润滑油,以保证在任何时候都能够调节自如方便地接收卫星电视信号。
2、高频头
(1)基本结构
高频头,即LNB ,英文全称是LowNoiseBlockDownconverter,也就是低噪声降频器的意思。因为卫星电视信号在抵达我们的接收天线时已经相当微弱了,并且当其在同轴电缆中传输时,频率越高损耗越大,所以高频头的作用就是把接收到的卫星电视信号经过放大功率,再利用变频电路的处理将其由高频信号转成中频信号,以方便同轴电缆的传输和卫星电视接收器的工作,说白了其实就是卫星电视信号的一个中转处理站。一般来说,高频头主要由低噪声放大器、本地振荡器、混频器和中频放大器等几大部分组成,电路框图如图6所示。目前市面上的高频头还常常与馈源做在一起,组成一体化结构的LNBF,以便于安装、调试和使用。所谓馈源,就是在抛物面接收天线的焦点处设置的一个收集卫星电视信号的喇叭,其称为馈源,又称波纹喇叭。主要功能有两个:一是将接收天线接收的卫星电波信号尽可能多地收集起来,变换之后供给高频头;二是对接收到的卫星电波信号进行极化。
(2)技术参数
高频头的主要参数主要有输入频率、输出频率、本振频率、噪声以及增益等。输入频率是指高频头接收卫星电视信号的频率范围,输出频率是指卫星电视信号经高频头降频处理之后,由高频头输出端口输出的中频信号频率。而本振频率则指的是由高频头内部的本地振荡器产生的固定频率。C波段高频头本振频率一般为5150MHz,双本振的有5150MHz和5750MHz两种;Ku波段高频头的本振频率种类较多,有9.75GHz、10.0GHz、10.6GHz、10.75GHz、11.25GHz、11.30GHz等。了解本振频率是很重要的,因为我们接收到的卫星电视信号频率与高频头本振混频后所产生的中频信号频率,必须在我们所使用的卫星电视数字接收机输入频率即950MHz~2150MHz之内,否则就将接收不到全部或者部分卫星电视信号。在知道C波段高频头的输出中频等于本振频率减去卫星电视信号的下行频率,而Ku波段高频头的输出中频等于卫星电视信号的下行频率减去本振频率。之后,再通过查阅想要接收的卫星电视信号下行频率,我们很快就可以知道应该选用什么本振的高频头来接收该信号了。噪声也是高频头一项非常重要的指标,它决定卫星电视信号经高频头处理后损失的载噪比,对我们整个接收系统整体性能起着至关重要的作用。一般应尽量选用低噪声的高频头,高频头的噪声特性通常用噪声系数或噪声温度来表述,数值越小越好。为了弥补线路中的衰减以及噪声等的影响,一个好的高频头必须具有比较高的功率增益。常见的高频头增益为60dB~65dB左右,数值偏高为好,但也不宜太高,否则会容易引发其它问题。一般来讲,宽频带高频头的增益不如窄频带高频头,双本振高频头的增益不如单本振高频头。
(3)类型划分
如果按照结构形状划分的话,高频头可分为单极化方式和双极化方式两种,按照本振方式划分的话,可以分为单本振和双本振两种,而按照输出端口划分则可分为单输出、双输出和多输出等。其中,单极化高频头通常为只能接收一种极化方式的卫星电视信号,而且通常采用分体式结构,所以要搭配着馈源一起安装使用。通常通过法兰盘来连接馈源与高频头,C波段馈源的法兰盘外形呈矩形,内径也是矩形,Ku波段馈源的法兰盘外形呈着正方形,内径为矩形,两种馈源内径的长宽比通常都为2:1。而双极化高频头通常为双极性馈源一体化,内部有两个互相垂直的极化振子,分别收取水平(H)和垂直(V)极化卫星电视信号,中间还有一个横棒,即隔离针,用以起到极化隔离作用。双极化高频头在自身的腔体内部有一个13V/18V的切换开关电路,通过自动识别由卫星电视数字接收机传送过来的电压高低,来判断是选择水平还是垂直极化的振子工作,从而达到接收双极化方式卫星电视信号的目的。至于双本振高频头,与双极化高频头自动选择极化方式的工作原理相似,它是通过内置0/22kHz切换电路,接收自卫星电视数字接收机输出的0/22kHz脉冲来分别选择其高、低本振工作方式。(未完待续)
(4)安装调试
卫星接收天线的安装位置选择首先需要注意以下几个问题:
①无遮挡:在天线指向卫星的范围内,应当没有高大的建筑物、树木、山峰等遮挡。一般认为,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大于5°;
②无干扰:接收天线安装的位置应当避免与其他电磁场干扰,远离微波站、雷达站等干扰源。特别是C波段卫星电视广播信号的接收,有时会遇到地面微波信号的明显干扰。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,或者天线附近设置金属网,对消除干扰也有一定的效果;
③近距离:安装接收天线时应注意天线不要离接收机太远,否则馈线太长会影响接收质量,使得信号衰减过大影响接收效果。一般来说,馈线长度越短越好,以不超过100米为宜,并应选择性能较好的同轴电缆。
在正式实施安装之前,还须根据想要接收的卫星的经度和接收地点所处的经纬度来确定接收天线的仰角、方位角(即天线的指向),并使天线迅速对准卫星。在知道了当地的经纬度和卫星定点轨迹之后,要计算接收天线的仰角与方位角,可通过众多卫星天线仰角、方位角、极化角计算软件查到,也可使用卫星接收机中的角度计算功能求出,或者根据右面的图1查得,方法众多,这里不再累述。求出方位角、仰角,将接收天线调整到合适的位置后,就可以开始调整馈源的极化角和焦距等,以得到最佳的接收效果。
所谓天线的极化方式,就是指通过改变天线中的极化器以接收不同极化特性的电波信号。如果电波信号在传播过程中其电场强度方向始终在一个平面内则称为线极化波,而当电波信号的电场强度方向围绕传播方向不断旋转的时候,则被称为圆极化波。无论是线极化波还是圆极化波,一般都只有两种极化方式。在线极化波中,当极化方向垂直于地面时,此电波就称为垂直极化波;当极化方向平行于地面时,此电波就称为水平极化波。而在圆极化波中,则可根据电场强度方向旋转方向的不同分为右旋圆极化波和左旋圆极化波两种。
卫星电波信号的极化特性取决于卫星转发器上发射天线系统的极化特性,接收天线必须具有与之相同的极化方式,才能顺利接收到卫星电波信号的所有能量。改变接收天线的极化方式需要调整旋转天线馈源的极化角。当卫星电波信号采用线极化方式时,调整馈源极化角是保证接收天线接收卫星信号处于最佳接收状态的重要一环。在实际操作中,一般需要转动馈源、高频头,来使卫星接收机上信号强度显示达到最大。圆极化信号则不需要。
正馈天线的安装对准比较简单,只要按照之前查得或算出的仰角、方位角来调整卫星接收天线即可。根据仰角来调整卫星接收天线由平行于地平面状态向垂直于天空的方向仰起的角度,可通过使天线抛物面在垂直面内俯、仰运动来达到。具体天线仰角的确定可使用铅垂线法,在垂直于天线指向轴的平面内任取一点,吊上铅垂线,则铅垂线与该平面之间的夹角即为天线仰角。根据方位角来调整卫星接收天线在水平面做0°~360°旋转的角度,可通过使天线抛物面在水平面做左、右运动来实现。具体方位角的确定可以正南为基准,只要用一个量角器或者罗盘就能定出天线的方位。总之就是要使得卫星接收天线的仰角、方位角直接等于所查得或算出的仰角、方位角即可。
对于正馈大尺寸天线来说,安装的问题就只有这些了。而对于偏馈的小尺寸接收天线来说,因为会受到所处环境诸多方面的限制,为了最大限度提高接收效率,还常采用以下3种安装方式:
①正装
正装方式即常规的安装方式。由于偏馈天线实际上相当于正馈天线的一部分(见上期内容),所以不论采用哪种安装方式,偏馈天线的仰角都应完全与正馈天线一致。需要注意的是,正是由于偏馈天线只相当于正馈天线的一部分,所以偏馈天线指向轴的仰角并不直接等于天线仰角。在调整偏馈天线仰角时,天线仰角和天线指向轴仰角之间实际上还存在一个视觉角度差。
②倒装
当接收高仰角卫星的信号时,可能会受到部分遮挡,这时可以采用倒装方式,以减小接收天线受遮挡的面积。由于是在正装的基础上上做了180°的旋转,因此方位角、极化角并未改变。
③侧装
在正装和倒装情况下,如果接收天线仍然受到遮挡,这时可以采用侧装方式。需要注意的是,天线作90°侧装时,对原仰角的调整就变为了对方位角的调整,对原方位角的调整则变成了对仰角的调整。
(5)维护使用
当卫星接收天线安装调试完成后,一定要锁紧其仰角和方位角的调节部件,并做好标记,同时检查各插接件是否连接可靠,每隔一段时间就要对室外单元进行一次检查。另外,由于卫星接收天线一般都装在建筑物的屋顶或制高点上,在便于接收卫星电视信号的同时,也带来了被雷击的隐患。所以我们在安装并调试好卫星接收天线之后,为了防止其遭受雷击,应采取在天线上方安装避雷针、将天线基座与天线一起可靠接地等措施防止雷电击中天线,保证接地电阻足够小,并在平时特别是雷雨时节到来前经常性的检查卫星接收天线避雷系统是否良好。在风大的地区,应特别注意卫星接收天线的安全,必要时可将天线抛物面旋转至90度并予以固定,防止在恶劣天气下天线遭到损坏。一般情况下,每两年左右需要对天线重新油漆一次,以防止锈蚀,并对其活动支点、轴承、丝杆等重要部位定期涂注润滑油,以保证在任何时候都能够调节自如方便地接收卫星电视信号。
2、高频头
(1)基本结构
高频头,即LNB ,英文全称是LowNoiseBlockDownconverter,也就是低噪声降频器的意思。因为卫星电视信号在抵达我们的接收天线时已经相当微弱了,并且当其在同轴电缆中传输时,频率越高损耗越大,所以高频头的作用就是把接收到的卫星电视信号经过放大功率,再利用变频电路的处理将其由高频信号转成中频信号,以方便同轴电缆的传输和卫星电视接收器的工作,说白了其实就是卫星电视信号的一个中转处理站。一般来说,高频头主要由低噪声放大器、本地振荡器、混频器和中频放大器等几大部分组成,电路框图如图6所示。目前市面上的高频头还常常与馈源做在一起,组成一体化结构的LNBF,以便于安装、调试和使用。所谓馈源,就是在抛物面接收天线的焦点处设置的一个收集卫星电视信号的喇叭,其称为馈源,又称波纹喇叭。主要功能有两个:一是将接收天线接收的卫星电波信号尽可能多地收集起来,变换之后供给高频头;二是对接收到的卫星电波信号进行极化。
(2)技术参数
高频头的主要参数主要有输入频率、输出频率、本振频率、噪声以及增益等。输入频率是指高频头接收卫星电视信号的频率范围,输出频率是指卫星电视信号经高频头降频处理之后,由高频头输出端口输出的中频信号频率。而本振频率则指的是由高频头内部的本地振荡器产生的固定频率。C波段高频头本振频率一般为5150MHz,双本振的有5150MHz和5750MHz两种;Ku波段高频头的本振频率种类较多,有9.75GHz、10.0GHz、10.6GHz、10.75GHz、11.25GHz、11.30GHz等。了解本振频率是很重要的,因为我们接收到的卫星电视信号频率与高频头本振混频后所产生的中频信号频率,必须在我们所使用的卫星电视数字接收机输入频率即950MHz~2150MHz之内,否则就将接收不到全部或者部分卫星电视信号。在知道C波段高频头的输出中频等于本振频率减去卫星电视信号的下行频率,而Ku波段高频头的输出中频等于卫星电视信号的下行频率减去本振频率。之后,再通过查阅想要接收的卫星电视信号下行频率,我们很快就可以知道应该选用什么本振的高频头来接收该信号了。噪声也是高频头一项非常重要的指标,它决定卫星电视信号经高频头处理后损失的载噪比,对我们整个接收系统整体性能起着至关重要的作用。一般应尽量选用低噪声的高频头,高频头的噪声特性通常用噪声系数或噪声温度来表述,数值越小越好。为了弥补线路中的衰减以及噪声等的影响,一个好的高频头必须具有比较高的功率增益。常见的高频头增益为60dB~65dB左右,数值偏高为好,但也不宜太高,否则会容易引发其它问题。一般来讲,宽频带高频头的增益不如窄频带高频头,双本振高频头的增益不如单本振高频头。
(3)类型划分
如果按照结构形状划分的话,高频头可分为单极化方式和双极化方式两种,按照本振方式划分的话,可以分为单本振和双本振两种,而按照输出端口划分则可分为单输出、双输出和多输出等。其中,单极化高频头通常为只能接收一种极化方式的卫星电视信号,而且通常采用分体式结构,所以要搭配着馈源一起安装使用。通常通过法兰盘来连接馈源与高频头,C波段馈源的法兰盘外形呈矩形,内径也是矩形,Ku波段馈源的法兰盘外形呈着正方形,内径为矩形,两种馈源内径的长宽比通常都为2:1。而双极化高频头通常为双极性馈源一体化,内部有两个互相垂直的极化振子,分别收取水平(H)和垂直(V)极化卫星电视信号,中间还有一个横棒,即隔离针,用以起到极化隔离作用。双极化高频头在自身的腔体内部有一个13V/18V的切换开关电路,通过自动识别由卫星电视数字接收机传送过来的电压高低,来判断是选择水平还是垂直极化的振子工作,从而达到接收双极化方式卫星电视信号的目的。至于双本振高频头,与双极化高频头自动选择极化方式的工作原理相似,它是通过内置0/22kHz切换电路,接收自卫星电视数字接收机输出的0/22kHz脉冲来分别选择其高、低本振工作方式。(未完待续)