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天线及其馈源的对焦

2017-3-4 17:09:08      点击:
卫星天馈系统作为卫星电视的窗口,在有线电视系统中占有非常重要的地位,卫星天线的优劣及其馈源的对焦状况对卫星节目质量起着至关重要的作用。见于实际中天馈系统存在的一些问题,本文想就卫星天线及其馈源的对焦谈一点自己的看法和建议。

 实际中,卫星天线普遍采用旋转抛物面天线,旋转抛物面天线具有两个非常重要的特性:(1)由焦点发出的电磁波经抛物面反射后,传播方向与轴线平行;反之,平行于轴线的电磁波经抛物面反射后会聚于焦点。(2)由焦点发出的电磁波经抛物面反射后,到达抛物面天线口径平面及其任一平行面时,所有射线行程相等,即焦点发出的球面波经抛物面反射后转换为平面波,反之亦然。

 位于地球上空约3600km的同步卫星转发到地面某一点的电磁波可视作平行射线(平面波),当抛物面天线对准卫星,或者说旋转抛物面的轴线调整到与电磁波射来方向一致(夹角为0°)时,经抛物面反射后的所有电磁波会聚于焦点。由此可见,要准确、有效地接收到卫星电视信号,首要的两件工作就是卫星天线的对星与对焦。实际中,人们往往只注重卫星天线的对星而忽视了对焦,事实上,天线的对焦与对星同等甚至更为重要,当馈源口与焦点位置稍有偏离,馈入信号将会大大减小,这是可想而知的。因此,必须重视卫星天线的对焦工作,就是说要准确地将馈源口调整到抛物面天线的焦点位置。

 抛物面天线焦点位置的求算方法如下:设抛物面天线口径为D,深度(抛物面顶点到口径平面圆心的距离)为h,焦距(抛物面顶点到焦点的距离)为f,可由下式计算焦距值:

 f=D216h(1)

 实际中,可以通过测量求得D和h,然后由(1)式求出f。

知道抛物面天线的特点与工作原理及焦点位置的计算方法对我们非常重要,但必须注意到实际天线与理论之间的差别。所谓旋转抛物面是由抛物线绕其对称轴旋转而构成的抛物面,抛物线必须是按其定义所形成的轨迹曲线,但实际中由于种种原因,实际抛物面天线往往和理想的抛物面天线有一定出入。对正规天线生产厂家,从设计、材料、结构及制作工艺等各方面保证了天线形状的标准性与尺寸的精确性,但由于卫星天线市场鱼目混珠现象比较严重,很多非正规天线生产厂家大量非标准不规范天线的涌现,给卫星电视窗口带来不少麻烦,一些从事有线电视系统设计安装的人及营销商竟然认为卫星天线也就是一口锅,谁都可以生产,因而实际中的卫星天线存在不少问题,归纳起来有以下四种情况:1)馈源支架不规则,支撑杆长度不合适,使馈源口无法准确地置于焦点位置。2)由于制作工艺问题,使天线变形成为非标准抛物面天线。3)由于材料或结构的问题,在运输或安装、使用过程中天线变形。4)由于设计上的问题,看似抛物面,其实并非标准抛物线旋转而成。对于第一种情况,只要抛物面比较标准,对馈源架加以改造,使之合乎要求,将馈源口调整到焦点位置,可收到很好的效果。对于第2)和第3)种情况,若变形不严重,按(1)式求得焦距,使馈源口置于焦点位置,并略加调整也可取得较为满意的效果。当变形较严重时,会聚于焦点的电磁波大大减小,对焦后效果很差甚至无法收视。对于第4)种情况,不存在焦点,属假冒伪劣产品,无法使用。对天线安装者来说,在购买卫星天线时,对标准合格天线与上述第4)种天线通常肉眼难以识别,天线标准与否可用下面方法帮助判别:一是否正规生产厂家。二是与同口径标准天线作比较。将天线对准同一颗卫星,使用相同馈源与高频头及卫星接收机,使馈源置于焦点位置,接收同一套节目,比较信号强度,相同或接近则优,否则劣。