使用1.5m天线接收C、Ku波段卫星电视

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       如何用1.5m天线同时接收卫星上的C、Ku波段卫星电视节目,对众多的卫星电视接收爱好者来说是个努力探索的问题,以下从原理上给出一些数据,希望能对大家有所帮助。

  天线的主要参数主要由天线的直径D、工作波长λ、效率η、增益G等来表示。它们之间的关系由下式表示:

  G(Db)=10lg[η(Лd/λ)2〕…………①

  C波段的工作波长λc=0.076m(中心频率),取η=0.6(一般为0.5~0.7),代入①得:

  Gc=10lg[0.6(3.14×1.5/0.076) 2〕=34(Db)

  1.5m天线的焦距f=0.58m,焦距口径比f/D=0.58/1.5=0.39。从抛物面方程X2=4fZ(只取X面),可算出馈电角∮C=140°(也是C波段馈源波束10dB处的宽度),式中X为抛物线轨迹,f为焦距,Z为旋转轴相应尺寸,如图1所示。

  由于市场上的Ku波段高频头(带馈源)其馈源波束10dB处的宽度为68°(E、H面有所差别),用在上述特定的1.5m天线上,其实际天线口径为0.75m,为了增加Ku天线的实际使用面积,增大其增益,以及减小C、Ku波段馈源之间的相互影响,可把Ku波段馈源加工成为图2形状。

  加工后Ku波段馈源波束10dB处的宽度由原来的约68°增至约80°(也即是馈电角),由此可以求出其利用的反射体直径D,由原来的0.75m增至0.9m,Ku波段的工作波长λKu=0.024m(中心频率),将D和λKu代入①式,其增益Gku=10lg〔0.6(3.14×0.9/0.024)2〕=0.392(Db)

  天线波束半功率点的张角可由下式计算:2Q3dB=1.26λ/D×57°……………②
则2Q3dBC=1.26(0.076/1.5)×57°=3.6°
2Q3dBKu=1.26(0.024/0.9)×57°=1.9°

  如果我们把C波段的馈源相位中心置于抛物面天线的焦点F上,其天线波束最大指向与天线轴相一致,为使Ku天线能接收到偏离天线轴某一角度(如5°)另一卫星上的Ku波段的电视节目,Ku天线的馈源相位中心必须偏离天线轴线,通过焦点并垂直于轴线的直线上某一点B,其对反射体顶点的入射角设为∮,反射角为∮',它们之间有以下的关系,∮'/∮=0.95,由于我们需要∮'=5°(也即是接收的经度相差5°的两颗卫星的角差)所以
∮=∮'/0.95=5°/0.95=5.26°

  由此,B点与F点之间的距离可由tg5.26°=FB/F=0.092求出,FB=0.092F=0.092×580=53(mm),C、Ku波段有关参数可用图3表示(未按比例)。

  由于Ku波段相位中心偏焦53mm,其增益将由原来的39.2dB降至38.7dB,波束也会变宽,2Q3dBKu将由原来的1.9°增至2.1°,为能同时收视113°E帕拉帕和116°E韩星3号卫星上的Ku波段节目,试计算其2QKu=3°时的天线增益,可算得波束3°时的增益为38.7dB-4.3dB=34.4dB,可以接受。即把Ku波段最大方向指向(113°+116°)/2=114.5°。C波段天线波束最大指向将指向114.5°-5°=109.5°,与其波束最大指向对准110.5°E的鑫诺一号只相差1°,比原来的最大增益34dB只降低约1dB。

  为满足FB=53mm的要求,需在C波段馈源中的∮130mm圆盘适当位置加工一个圆孔,以便让Ku波段的馈源能装进去,如图4所示。C、Ku波段馈源加工后的装配图如图5所示。如上改动后,即可选择接收以下两颗卫星的电视节目了:

  1. 接收100.5°E亚洲2号的C波段节目,同时接收105.5°E亚洲3S的Ku波段节目。反之亦然,但需把C波段馈源∮130mm圆盘(连带Ku波段馈源)旋转180°,把Ku波段馈源移至另一边。

  2.接收105.5°E亚洲3S的C波段节目,同时接收110.5°E鑫诺一号的Ku波段节目。反之亦然,方法同上。

  3.接收110.5°E鑫诺一号上的C波段节目,同时接收113°E帕拉帕和116°E的韩星3号Ku波段节目等。

  随着卫星电视业的不断发展,卫星密度还将不断增加,用一副天线同时接收多颗卫星节目的天线从理论和实践上都是现实的。例如在C波段馈源的圆盘上对称加工两个圆孔,多装一个Ku波段的馈源,不是又可同时多接收另一颗卫星上的Ku波段节目了吗?

  提示:

  1.安装时,C、Ku波段的极化方向和极化偏转角需一致,并且为保证C波段的相位中心置于焦点F上以及使其波束最大指向与天线轴线相一致,需使其C波段∮130mm圆盘圆周距该天线反射体四周的最短距离相等(选适当的几个点测量即可),而且使∮63mm的圆筒伸出圆盘的距离(约5mm)也一致,不能斜着安装。

  2.Ku波段馈源偏离焦点的水平方向位置视需要而定,如果C波段收视的卫星是经度∮°,收视∮°+5°经度的Ku波段节目时,从俯视看,需把Ku波段馈源置于右边,如果收视∮°-5°经度的Ku波段节目,则置于左边。

  3.经调试,收视效果满意后,需加固天线,以免风吹移动。