衛星天線及控制系統的維護和保養

時間：2025-12-22 05:39:23 電大畢業論文

衛星天線及控制系統的維護和保養

　　衛星天線及控制系統的維護和保養

　　摘要：天線在衛星廣播電視系統中是非常重要的設備之一，其正常工作是保證廣播電視節目安全有效傳輸的基本保證。本文就常用的卡塞格倫天線和格里高利天線的基本結構與原理做了簡要介紹，著重介紹了衛星天線及其控制系統的維護保養及典型故障處理。

　　關鍵詞：衛星天線控制系統維護保養

　　近年來隨著科技的發展，衛星廣播技術也從模擬技術發展到數字技術，實現今天的直播方式。天線作為無線電波接收和發射的窗口，被廣泛用于衛星廣播電視與通信領域。

　　因此，天線及其控制系統的維護與保養的質量直接影響了數字信號播出與傳輸的質量。由此看來，加強衛星天線及其控制系統的維護和保養顯得尤為重要，亦成為衛星通信的必要前提。

　　在衛星廣播領域，目前普遍應用的天線主要有卡塞格倫天線和格里高利天線，本文首先簡要介紹這兩種類型天線的基本結構與原理，著重介紹衛星天線及其控制系統在使用過程的維護保養及典型故障處理。

　　1、衛星天線及其控制系統

　　衛星廣播系統中使用的天線通常有反射面天線和微帶天線兩種類型。反射面天線由反射面和饋源兩部分組成，工程上通常根據饋源與反射面的相對位置，將反射面天線分為前饋天線、后饋天線和偏饋天線三種形式。其中后饋天線為雙反射面天線，由于其饋源安裝在副反射面之后而得名。

　　雙反射面天線由主反射面、副反射面和饋源三部分組成，多用于大口徑反射面天線，常見的有標準卡塞格倫天線、變形卡塞格倫天線、格里高利天線等。下面就對應用比較廣泛的卡塞格倫天線和格里高利天線進行簡要介紹。

　　1.1　卡塞格倫天線

　　卡塞格倫天線是一種在衛星通信領域常用的天線。此種天線主要由三大部分組成，即主反射面、副反射面和饋源。其中主反射面為旋轉拋物面，副反射面為旋轉雙曲面。在結構上，雙曲面的一個焦點F1與拋物面的焦點F重合，雙曲面焦軸與拋物面的焦軸重合，而饋源位于雙曲面的另一焦點F2上，如圖1所示。

　　當饋源位于旋轉雙曲面的實焦點F2處時，由饋源發射出的電磁波到達副反射面進行第一次反射，就相當于由雙曲面的虛焦點F1直接發射出的電磁波，此時雙曲面的虛焦F1點與拋物面的焦點F相重合，副反射面將電磁波反射到主反射面上，電磁波到達主反射面后再次被反射，從而獲得平面波波束，最終實現定向發射。

　　卡塞格倫天線是卡塞格倫望遠鏡的工作原理上發展而來的衛星通信天線，它的結構比較緊湊，加工起來也較為方便。另外卡塞格倫天線可等效為具有長焦距的拋物面天線，而這種長焦距可以使天線從焦點至口面各點的距離接近于常數，因而空間衰耗對饋電器輻射的影響要小，使得其微波通信的效率比標準拋物面天線要高。

　　1.2　格里高利天線

　　格里高利天線主要由三部分組成，即主反射面、副反射面和饋源。其中主反射面同樣為旋轉拋物面，副反射面則為凹橢球面。與雙曲面一樣，作為副反射面的凹橢球面也有兩個焦點F1和F2，其中F1置于與主反射面焦點重合的位置，另一個焦點F2置于饋源喇叭的相位中心，如圖2所示。

　　格里高利天線的許多特性都與卡塞格倫天線相似，工作原理也是副反射面將饋源發出的電磁波進行一次反射，把電磁波反射到主反射面上，然后再經過主反射面反射，最后獲得平面波波束，最終得以實現定向發射。

　　1.3　天線控制系統

　　天線控制系統即天線跟蹤伺服系統，由信標接收機、天線控制單元及室外驅動柜組成，其作用是保證天線對準衛星。

　　當衛星在同步軌道上漂移時，天線電軸偏離衛星會引起天線增益下降以及交叉極化特性惡化。另外由于風、雨雪、溫度的影響，也會使天線電軸偏離衛星，使接收增益下降，為此需要一個良好的跟蹤控制系統，在衛星漂移以及給定的環境條件和內部干擾下，能精確地保證天線窄波束時準確對準衛星保證信號接收和發射。

　　信標接收機用于確定天線指向需要的衛星并確認處于最佳的位置;給天線控制器提供自動跟蹤信號(信標信號)。

　　天線控制器控制天線方位、俯仰、極化轉動，顯示工作的角度，可根據設定跟蹤范圍、步距、時間周期、信號門限、自動跟蹤衛星的漂移，避免因偏離衛星造成信號衰減、極化隔離度惡化。包括室外驅動柜和室內控制單元。

　　2、衛星天線安裝時對外部環境的要求

　　(1)衛星天線在指向衛星的方向上沒有高大樹木、建筑物、高壓線以及高山等遮擋。

　　(2)在天線主波束方向上要有足夠的視界，保證天線正前方盡可能寬的視角。

　　(3)天線指向衛星的連線之間的平角5度之內不應有遮擋物。

　　(4)注意不能安裝在微波干擾嚴重的地區，如微波站、差轉臺、雷達站、變電站等。

　　(5)如環境條件許可，在天線附近可以設置金屬網，這對于消除干擾有一定效果。

　　(6)對裝在山頂、高樓頂的天線基礎設施(處在風口區)要滿足10級大風條件能工作，12級大風不毀壞;衛星天線的架設位置盡量避開風口，以減小天線的風載，有條件的可以設置擋風裝置。

　　(7)在雷雨多發地區，衛星天線的架設位置應避開雷擊多發地點，并安裝避雷器，同時要采取多種避雷措施。

　　(8)天線的方位可調整的范圍內，應保證有足夠的調整余地。要保證天線安裝場地周圍的平整，為天線及其它室外設備的安裝提供方便。

　　3、衛星天線維護保養要點

　　3.1　機械結構部分

　　(1)天線方位、俯仰驅動馬達轉動是否正常，是否有異響。

　　(2)天線方位、俯仰絲杠護套是否老化、破損，定期檢查，及時更換。

　　(3)天線方位、俯仰絲杠潤滑油脂是否缺少，根據需要添加，潤滑脂通常使用二硫化鉬。

　　(4)天線方位、俯仰限位開關接點是否銹蝕、老化，如有需要，及時更換。　　(5)天線方位、俯仰驅動馬達供電電纜有無老化、破損。

　　(6)天線減速箱內潤滑油脂是否缺少，根據需要及時添加二硫化鉬。

　　(7)金屬構件連接有無松動、變形，及時緊固。

　　(8)金屬構件有無銹蝕，及時進行除銹、補漆處理。

　　(9)饋源吹風加熱單元是否正常，定期檢查。

　　(10)饋源膜有無破損、老化，根據需要及時更換。

　　(11)定期對天線進行大范圍轉動，包括方位、俯仰，建議每半年一次。

　　3.2　其他部分

　　(1)經常查看信標機、天控器風扇運轉情況，確保散熱良好。

　　(2)定期對信標機、天控器進行除塵，保證設備正常運轉。

　　(3)波導充氣機是否工作正常，是否出現頻繁充氣現象。

　　(4)波導充氣機內干燥劑是否干燥，如有需要及時更換。

　　(5)LNB與電纜接頭處，要做防水處理，用防水膠帶包好。

　　(6)冬天下雪時應及時去除天線主反射面上的和饋源膜上的積雪，以保證上下行信號質量。

　　(7)做好天線的接地工作且接地電阻應小于4Ω，并在衛星天線旁邊豎立避雷針，防止雷擊。

　　(8)做好防蟲、防鼠工作，饋源管口應遮蓋，并定期檢查。

　　4、天控系統維護和保養實例

　　天控系統的維護和保養可分為天線系統、饋線系統、天線基座系統和控制系統四個部分，我們就經常遇到的故障實例進行分析。

　　4.1　天線系統實例

　　(1)饋源膜損壞，多為饋源膜老化或鳥類啄食引起，為確保天線正常運行，建議至少每年更換一次，并定期檢查。

　　(2)天線表面漆脫落時，應選擇專用的高頻低損耗白漆補涂，不可用普通白漆代替。

　　(3)定期測量天線接地電阻值，應安裝性能較好的避雷及防雷設備。

　　(4)大雪天氣及時清除覆蓋在天線上的積雪，目前常用的有高壓水龍頭高空沖淋和強力吹風除雪兩種方式。

　　4.2　饋線系統實例

　　(1)波導充氣機頻繁啟動，多是因波導封閉性不好而導致頻繁充氣現象，應及時檢查，找出泄漏點，進行相應處理;另外一個導致充氣機頻繁啟動的原因是繼電器損壞，過壓保護裝置失靈，這種情況易造成充氣壓力過大致使饋源膜破裂。平時應經常檢查波導的氣密性，觀察充氣機是否工作正常，發現故障時及時排除。

　　(2)天線大角度范圍轉動時，注意觀察戶外軟波導的曲張程度，防止出現裂紋或斷裂。

　　4.3　天線基座系統實例

　　(1)選擇型號相符的潤滑脂、低溫極壓脂及防腐漆等，定期換油及補涂。

　　(2)當碰到天線不能轉動故障時，排除天控器故障后，應重要檢查方位或俯仰限位開關，此處一般為常閉接點，主要是因為戶外風雨侵蝕導致限位開關接點接觸不良引起，應定期檢查及時更換。

　　4.4　天線控制系統實例

　　(1)天線驅動部分多為380伏高壓，對天線進行檢修時，原則上應斷開工作范圍內的所有電源。

　　(2)馬達驅動控制箱內DC　24V電源容易出現故障，多為熔斷器燒斷，經檢查后續電路無短路性故障時，更換后即可，或直接更換DC　24V電源恢復正常。

　　(3)定期檢查馬達控制箱內的各電源接頭是否松動，檢查各中間繼電器及交流接觸器是否有因打火而燒黑的現象，如有應及時更換。

　　(4)對ACU中的各種技術參數如EOS、AOS等切勿隨意改動。

　　(5)長時間運行的ACU及信標接收機，對環境溫度要求較高，應定期檢查其散熱系統正常與否，一般會出現排風扇老化而停止轉動，引起機箱內溫度升高，使機器工作性能不穩定，一般更換排風扇后即可排除。

　　5、結語

　　衛星天線及其控制系統的維護和保養是衛星廣播電視系統安全高質量運行的重要保障，其技術要求高，維護工作具有長期性和艱巨性，我們應從設備的日常維護入手，定期對設備進行檢查、測試，發現問題及時處理，同時提高維護人員技術素質，掌握維護方法，快速、準確的診斷、排除故障，提高維護效率，確保衛星天線及其控制系統的實時良好、可靠。

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