卫星数据接收站

卫星数据接收站（共7篇）

卫星数据接收站 篇1

GPS系统是美国从20世纪70年代开始研制的全球卫星导航系统, 该系统利用导航卫星进行测时和测距, 具有海、陆、空全方位实时3维导航与定位能力, 具有全天候、高精度、自动化、高效益、性能好、应用广等显著特点。GPS已经成为世界上最实用也是应用最广泛的全球卫星定位系统。

GPS接收机接收到GPS信号并成功解码得到时间和位置信号后, 有很多数据会在不同的设备之间传输, 为了确保数据的有效传输, 美国国家航海电子协会制订了NMEA20183协议, 规范了各设备之间数据传输格式, 其已广泛应用于很多领域。本文以NMEA20183协议为基础, 充分利用FPGA可并行运行的特点, 利用软件编程在单片FPGA上并行实现GPS信息的接收处理、存储器和PWM控制, 同时根据FPGA具有丰富的I/O接口特点, 通过编程为DSP等微处理器的无缝接入预留接口。

1 系统总体结构

车载GPS及其相应的导航系统要求系统既要具有高速实时的计算能力, 也具有丰富的外设接口, 保证采样速度和精度。同时, 根据整个系统小型化的考虑, 惯导平台通常采用小容量PWM驱动装置, 从而减小外部电磁环境的影响, 保障其工作精度。FPGA具有丰富的I/O功能, 而且可以多个进程并行运行, 可以满足系统的要求。本文设计GPS数据采集与处理系统就采用FPGA作为核心处理芯片实现GPS数据采集处理和PWM控制, 系统硬件结构如图1所示, 系统的核心处理器FPGA选用xilinx公司的XC3S400, 它采用90nm工艺, 最大容量40万门, 工作频率可达200MHz, 此外系统还包括电源管理单元, 程序和数据存储器, 接口电平转换单元等部分组成。系统采用5V供电, 选用TI公司的TPS75003作为电源管理芯片, 提供+3.3V、+2.5V和+1.2V电压。

2 技术实现

本系统充分利用FPGA可并行运行的特点, 利用软件编程在单片FPGA上并行实现GPS信息的接收处理、存储器和PWM控制, 同时根据FPGA具有丰富的I/O接口特点, 通过编程为DSP等微处理器的无缝接入预留接口。GPS数据由东方联星公司的CNS100-GG卫星导航接收机以232接口的形式提供。CNS100-GG卫星导航接收机, 能够实时接收GPS和GLONASS卫星导航信息, 实现机动载体的实时高精度三维定位、三维测速、精确定时, 具有定位精度高、启动时间短、体积小、功耗低、性能可靠、适应各类载体, 具有抗干扰/防欺骗能力。CNS100-GG卫星导航接收机热启动时间为1秒, 冷启动时间为35秒。CNS100提供的GPS数据格式以$GPGGA、$GPRMC和$GPGSV开头, 以0x OD 0x OA结束。

根据CNS100-GG接收机提供的GPS信号特点, 采用FPGA进行编程, 基于FPGA的GPS数据接收流程如图2所示。FPGA首先检测以“$”开始的GPS帧头数据, 并在地址译码信号的作用下将数据存入FPGA自带的Block RAM, FPGA检测到0x OD 0x OA结尾数据时, 表示该帧GPS数据接收完成, FPGA产生完成标志, 通知DSP读取和处理GPS数据, 同时将存储器片选地址翻转, 以待下次GPS数据存入另一存储空间, 完成乒乓存储。

3 仿真验证

对基于FPGA的GPS数据接收系统进行软件仿真验证, 基于ISE软件的FPGA实现图如图3和图4所示, 对FPGA接收GPS进行数据仿真, 仿真波形如图5所示。从图3至图5可以看出, 基于FPGA能够实现GPS数据的实时接收。

结束语

FPGA具有并行运算的特点, 能够实现数据的高速实时采集, 本文基于FPGA设计了GPS数据的实时采集系统, 该系统能够实现数据的实时采集和处理。

参考文献

[1]闻敬文.基于FPGA的系统设计[M].北京:机械工业出版社, 2006.

[2]Liu J J, Huang X S.A hardware design of low cost inertial navigation system.[J].Navigation and Control, Vol.2, No.3, pp.6-9, 2003 (in Chinese) .

[3]I Daubechies, R A DeVore, C S Güntürk, V A Vaishampayan.A/D conversion with imperfect quantizes[J].IEEE Trans.Inform.Theory, Vol.52, No.3, pp.874-885, 2006.

[4]杨芳, 郝永平, 苗雷.基于FPGA技术的多处理器导航系统设计[J].弹箭与制导学报, 2007 (2) :126-128.

卫星数据接收站 篇2

极轨卫星也称太阳同步轨道卫星, 在地球上空850 km左右, 沿着椭圆轨道围绕地球南北两极运行。它的6个轨道根数是决定卫星运行规律的主要参数, 知道了这6个轨道根数, 就可以计算出卫星在空间任一时刻的位置[1]。

极轨气象卫星覆盖全球, 观测领域广阔。它主要为中长期天气预报和中长期气候监测、环境监测服务[2]。2008年5月27日, 我国成功发射了新一代极轨气象卫星——风云三号。风云三号卫星搭载了11台观测仪器, 每天可获取1 km×1 km分辨率的全球覆盖资料, 对于250 m×250 m分辨率的资料可以实现全球陆地基本覆盖。风云三号星地数据传输系统框图如图1所示。

现给出卫星轨道根数的计算方法, 以及地面数据接收站天线跟踪过境卫星的轨道跟踪数据计算步骤及流程, 并以风云三号极轨气象卫星为例, 分析阐述了轨道根数在卫星数据接收中的重要性。

1 轨道根数

如果把地球当作形状规则、密度均匀的正球体, 并忽略所有其他力学因素 (如大气阻力、太阳光压和地球潮汐力等) , 那么卫星与地球的运动就构成一个二体系统[3]。在这个二体系统中, 卫星在地球万有引力作用下按照椭圆轨道运行, 地球位于椭圆轨道的一个焦点上。椭圆的半长轴a及其偏心率e确定了此椭圆的形状和大小, 轨道平近点角M则反映了任意时刻卫星在轨道上的位置。另外, 卫星轨道平面与地球赤道平面的夹角i, 轨道升交点赤经Ω和轨道近地点幅角ω确定了卫星轨道平面在地心坐标系中的位置和运动方向。以上6个参数称为轨道根数[4], 如图2所示。确定了卫星运行的这6个轨道根数, 就可以计算出卫星在空间任一时刻的位置, 继而可以计算出地面数据接收站相对于过境卫星之间位置关系的卫星轨道跟踪数据, 用以引导地面数据接收站天线准确跟踪过境卫星来获取数据。

2 卫星轨道根数的计算

风云三号卫星轨道过境预报与接收时间表生成包括卫星轨道摄动计算、卫星相对地面数据接收站的方位角和仰角计算以及卫星过升交点的时间表计算等。

2.1 卫星轨道根数计算

极轨气象卫星的轨道是按照近圆轨道进行设计, 偏心率很小。按照式 (1) —式 (6) 可以计算得到卫星轨道的半长轴a、偏心率e、升交点赤经Ω、轨道倾角i、平近点角M和近地点辐角ω。

① 半长轴$a:a=\frac{h{}_a+h{}_p}{2}+r{}_E,(1)$

② 偏心率$e:e=\frac{h{}_a-h{}_p}{2r{}_E+h{}_a+h{}_p},(2)$

其中 hp为卫星的近地点高度, ha为卫星的远地点高度, rE为地球半径 (6 378.14 km) 。

③ 升交点赤经Ω∶ Ω=S0+λ′-α (3)

④ 轨道倾角:i=arcctg[ (sinα) (ctanφ′) ] (4)

(4) 式中 S0为发射时刻的格林尼治恒星时, λ′、φ′为发射点的经纬度, α为卫星轨道半长轴。

⑤ 平近点角M:${\rm M}=\mu {}^{\frac{1}{2}}\alpha {}^{-\frac{3}{2}}(t-\tau )(5)$

(5) 式中 μ为地球引力常 (3.986 005×1014m3/s2) , α为卫星轨道半长轴, τ为卫星飞经近地点的时刻, t为卫星飞经测站的时刻。

⑥ 近地点辐角ω:$\omega =\arcsin \frac{\sin \phi {}_p}{\text{s}\text{i}\text{n}i}(6)$

(6) 式中 φp为卫星入轨点纬度 (一般情况下, 入轨点经纬度即为近地点经纬度) , i为卫星轨道倾角。

2.2 卫星空间位置矢量计算

根据预报时刻的卫星轨道瞬时根数, 按照轨道根数至卫星空间坐标和速度的转换式 (1) 和式 (8) 得到卫星空间位置矢量、速度矢量。

已知轨道根数α、e、i、Ω、ω、M;于是有

$\begin{array}{l}\overrightarrow{r}=a(\text{c}\text{o}\text{s}E-e)\widehat{p}+a\sqrt{1-e{}^2}\text{s}\text{i}\text{n}E\widehat{Q}；\\ \dot{\overrightarrow{r}}=-\frac{\sqrt{a}}{r}\left(\text{s}\text{i}\text{n}E\widehat{p}-\sqrt{1-e{}^2}\text{c}\text{o}\text{s}E\widehat{Q}\right)(7)\end{array}$

(7) 式中E称为仰角 (或称高度角) , 指卫星位置矢量和地平面的夹角;

$\begin{array}{l}\widehat{p}=\left(\begin{array}{l}\widehat{p}{}_x\\ \widehat{p}{}_y\\ \widehat{p}{}_z\end{array}\right)=\left(\begin{array}{l}[\cos \Omega \cos \omega -\sin \Omega \sin \omega \text{c}\text{o}\text{s}i\\ \sin \Omega \cos \omega +\cos \Omega \sin \omega \text{c}\text{o}\text{s}i\\ \sin \omega \text{s}\text{i}\text{n}i\end{array}\right),\\ \widehat{Q}=\left(\begin{array}{l}\widehat{Q}{}_x\\ \widehat{Q}{}_y\\ \widehat{Q}{}_z\end{array}\right)=\left(\begin{array}{l}-\cos \Omega \sin \omega -\sin \Omega \cos \omega \text{c}\text{o}\text{s}i\\ -\sin \Omega \sin \omega +\cos \Omega \cos \omega \text{c}\text{o}\text{s}i\\ \cos \omega \text{s}\text{i}\text{n}i\end{array}\right)(8)\end{array}$

(8) 式中r=a (1-cosE) 。

2.3 卫星星下点纬度、经度和高度计算

已知预报时刻的卫星空间位置矢量和卫星轨道根数, 按照式 (9) 和式 (18) 计算得到预报时刻卫星星下点的纬度、经度和高度。

2.3.1 卫星周期T

${\rm T}=2\text{π}\mu {}^{-\frac{1}{2}}a{}^{\frac{3}{2}}(\text{s})=0.000165867a{}^{\frac{3}{2}}(\min )(9)$

(9) 式中a为轨道半长轴, μ为地球引力常数 (3.986 005×1014m3/s2) 。

2.3.2 卫星运动角速度n

$n=\frac{360}{{\rm T}}(°/\min )(10)$

(10) 式中T为卫星周期。

2.3.3 地球引力场摄动引起的轨道平面转动$\dot{\text{Ω}}$

$\dot{\Omega }=-10\left(\frac{r{}_E}{a}\right){}^{\frac{7}{2}}\text{c}\text{o}\text{s}i(°/\min )(11)$

(11) 式中rE为地球半径 (6 378.14 km) , a为卫星轨道半长轴, i为卫星的轨道倾角。

2.3.4 地球自转角速度ωE

$\omega {}_E=0.2506845°/\min (12)$

2.3.5 卫星第一次通过升交点的时刻tN1

$t{}_{{\rm N}1}=t{}_p+\frac{360°-\omega }{n}。(13)$

(13) 式中tp为卫星入轨点时刻, n为卫星运动角速度, ω为卫星近地点辐角。

2.3.6 tN1时刻卫星星下点经度

$\begin{array}{l}\lambda {}_{{\rm N}1}=180°+\lambda {}_p+\sin {}^{-1}[\text{t}\text{g}\phi {}_p\text{c}\text{t}\text{g}i]-\\ (\omega {}_E-\dot{\Omega })(t{}_{{\rm N}1}-t{}_p)(14)\end{array}$

(14) 式中λp、φp为卫星入轨点经纬度, i为卫星的轨道倾角, ωE为卫星地球自转角速度, $\dot{\Omega }$为地球引力场摄动引起的轨道平面转动, tN1为卫星第一次通过升交点的时刻, tp 为卫星入轨点时刻。

2.3.7 从tN1到t时刻卫星飞行增加的经度Δλ

$\text{Δ}\lambda =\text{a}\text{r}\text{c}\text{t}\text{g}[\text{c}\text{o}\text{s}i\cdot \text{t}\text{g}n(t-t{}_{{\rm N}1})](15)$

(15) 式中i为卫星的轨道倾角, n为卫星运动角速度, tN1为卫星第一次通过升交点的时刻。

2.3.8 t时刻的星下点经度

$\lambda =\lambda {}_{{\rm N}1}+\text{Δ}\lambda -(\omega {}_E-\dot{\Omega })(t-t{}_{{\rm N}1})(16)$

(16) 式中λN1为tN1时刻卫星星下点经度, Δλ为从tN1到t时刻卫星飞行增加的经度, ωE为卫星地球自转角速度, $\dot{\Omega }$为地球引力场摄动引起的轨道平面转动, tN1为卫星第一次通过升交点的时刻。

2.3.9 t时刻的星下点纬度

$\phi =\arcsin [\text{s}\text{i}\text{n}\text{i}\text{s}\text{i}\text{n}n(t-t{}_{{\rm N}1})](17)$

(17) 式中i为卫星的轨道倾角, n为卫星运动角速度, tN1为卫星第一次通过升交点的时刻。

2.3.10 卫星高度

$h=r-r{}_E(18)$

(18) 式中r为卫星矢径。r=a (1-ecosE) , rE为地球半径 (6 378.14 km) , a为卫星轨道半长轴, e为卫星轨道偏心率, E为卫星轨道偏近点角。

3 卫星轨道过境时间表数据计算步骤与流程

卫星轨道过境时间数据计算是针对卫星轨道在空间运行过程中, 经过地面数据接收站上空对应指定仰角的时间和方位角。

3.1 计算步骤

计算步骤如下:

① 获取预报时间和历元轨道根数;

② 根据站标获取地面数据接收站坐标;

③ 计算预报时刻的卫星瞬时轨道根数和空间位置矢量;

④ 计算卫星相对地面数据接收站的方位角和仰角;

⑤ 当仰角大于起始仰角时, 进入卫星对应指定仰角时的方位角和时间计算 (入境时间和方位角) ;

⑥ 根据入境时间, 计算卫星对应指定仰角时的方位角和时间 (出境时间和方位角) ;

⑦ 根据入出境时间计算卫星过顶时间, 根据过顶时间计算卫星过顶时间的方位角和仰角。

3.2 计算流程

如图3所示, 通过上述数据的计算, 可以得到地面数据接收站跟踪卫星的轨道跟踪数据。卫星过境时相对地面数据接收站的位置随时间在不断变化。卫星轨道跟踪数据以程序控制跟踪方式按照预定的方位角、俯仰角实时引导天线跟踪过境卫星。

4 程序控制跟踪

程序控制跟踪主要用于轨道根数准确的卫星跟踪任务。在地面数据接收站设计中, 程序控制跟踪一般用于卫星过境起始时, 使用由轨道根数计算出来的卫星跟踪数据引导地面数据接收站天线跟踪卫星, 在电平达到捕获门限以后, 地面数据接收站天线转入自动跟踪[5]。

在采用程序控制跟踪方式时, 地面数据接收站根据轨道根数, 计算出卫星进站点方向的遮蔽角Em、Am, 绘制卫星运动轨迹与地面数据接收站遮蔽角轮廓线, 如图4所示。

跟踪前, 系统自动设定将天线置于等待点 (E0, A0) , 其中E0由式 (19) 确定

$E{}_0=\{\begin{array}{l}1.5°,E{}_m\le 1°\\ E{}_m+0.5°,E{}_m>1°\end{array}(19)$

并根据轨道根数计算出与E0对应的A0值, 确定等待点位置。同时, 系统计算出卫星在等待点进出天线主波束的特征参数, 等待点特征参数如图5所示。T0为卫星进入天线主波束时刻, E′0、A′0为此时卫星的俯仰角和方位角;T′0为卫星到达天线主波束中心时刻, E′0、A′0为此时目标的俯仰角和方位角;T″0为卫星离开天线主波束时刻, E″0、A″0为此时目标的俯仰角和方位角。其中T0由已知的E0、A0得出;T′0、T″0由轨道根数计算出的卫星运动方位角A和俯仰角E确定, 具体为:

$\begin{array}{l}\theta =(A{}^2+E{}^2){}^{\frac{1}{2}},(20)\\ {{\rm T}}^{\prime }{}_0={\rm T}{}_0-\left(\frac{\theta }{2}\right)\omega ,(21)\\ {{\rm T}}^{″}{}_0={\rm T}{}_0+\left(\frac{\theta }{2}\right)\omega (22)\end{array}$

其中ω为卫星运动角速度, θ为天线半功率点波束宽度。

系统设计在T0时刻前完成卫星下行频率捕获, 天线在T′0至T"0时刻之间转为自动跟踪状态。实际工作中, 天线按仰角时的轨道预报时间开始启动, 在电平达到捕获门限以后转入自动跟踪。

5 轨道根数重要性的实例分析

对于极轨卫星数据接收, 轨道根数的准确性至关重要。风云三号气象卫星地面数据接收站天线跟踪卫星的方式是:在卫星入境的低仰角阶段, 天线采用程序控制方式跟踪过境卫星, 在电平达到捕获门限以后, 天线转为自动方式跟踪。程序控制跟踪方式使用的轨道跟踪数据是通过轨道根数事先计算出来的。

5.1 问题现象描述

2008年6月5日UTC 03:09:44, 极轨气象卫星地面站在接收风云三号数据时, 地面数据接收站口径为4.2 m的天线 (设置为程序控制跟踪方式) 接收到了HRPT数据, 而MPT、DPT数据一直未接收到。口径为12 m的天线在卫星刚入境时接收到一段HRPT数据后, 天线控制系统就在自动跟踪方式与程序控制跟踪方式之间不停切换, 不能正常锁定并跟踪过境卫星。

5.2 轨道根数计算数据比对

事后通过对风云三号正确轨道根数进行计算, 显示本条轨道实际接收卫星数据起始时间为UTC 03:09:08, 与错误轨道根数计算出的接收卫星数据起始时间相差36″, 天线跟踪角度最大误差近2°。

对两个轨道根数进行具体计算后的比较结果如下:

错误轨道根数见表1。

按错误轨道报数计算出的接收时间表如表2。

正确轨道根数见表3。

计算出的接收时间表如下。

由上述计算结果可看出, 2008年6月5日风云三号由错误轨道根数生成的地面数据接收站接收起始时间比由正确轨道根数生成的接收起始时间滞后38″, 起始方位角降低0.6°。而且, 误差随着时间的推移会越来越大。到2008年6月8日风云三号接收起始时间已滞后2′40″, 起始方位角降低1.8°。

5.3 问题分析

地面数据接收站接收卫星数据是以其天线准确跟踪过境卫星为基础的。地面数据接收站天线能否准确跟踪过境卫星, 要看天线是否能够精确捕获卫星的辐射功率最大值。对于工作在不同频段的地面数据接收站天线, 其跟踪卫星的精确度是不一样的。简单地说, 随着卫星数据传输使用频率增高, 对地面数据接收站天线的跟踪精度要求会越高, 而地面数据接收站天线跟踪过境卫星的精度又取决于它的半功率波束宽度.

天线的半功率波束宽度是指:在天线最大辐射方向两侧, 辐射功率下降3 dB的两个方向的夹角.以度为计量单位[6]。它与天线工作频段的波长以及天线面的口径有关。

地面接收天线半功率波束宽度计算公式为

$\theta =70\frac{\lambda }{D}(23)$

(23) 式中λ为工作频段波长;D为天线口径。

天线工作频段的波长计算公式为

$\lambda =\frac{C}{f}(24)$

(24) 式中C为光速; f为工作频段中心频率。

风云三号极轨气象卫星下发数据使用两个频段的频率:下发DPT 数据使用的是X频段, 其中心频率为8 145.95 MHz;下发HRPT数据使用的是L频段, 中心频率为1 704.50 MHz。地面数据接收站天线口径分别为4.2 m和12 m。

由式 (24) 分别计算出风云三号X频段和L频段波长为:

$\begin{array}{l}\lambda {}_{X\text{频}\text{段}}=3\times 10{}^8/8145950000=0.036828(\text{m})\\ \lambda {}_{L\text{频}\text{段}}=3\times 10{}^8/1704500000=0.176005(\text{m})\end{array}$

由式 (23) 分别计算出风云三号地面数据接收站天线X频段和L频段接收天线半功率波束宽度为:

$\begin{array}{l}\theta {}_{4.2\text{m}/X\text{频}\text{段}}=70\times 0.036828/4.2=0.6138°‚\\ \theta {}_{4.2\text{m}/L\text{频}\text{段}}=70\times 0.176005/4.2=2.9334°‚\\ \theta {}_{12\text{m}/X\text{频}\text{段}}=70\times 0.036828/12=0.2148°‚\\ \theta {}_{12\text{m}/L\text{频}\text{段}}=70\times 0.176005/12=1.0267°。\end{array}$

地面数据接收站口径为4.2 m的天线L频段的半功率波束宽度为3°, 在程序控制跟踪方式状态下, 即使最大误差角度近2°, 天线还可以跟踪卫星, 从而能够获取HRPT的数据。其X频段的半功率波束宽度仅有0.61°, 由于程序控制轨道跟踪数据偏差较大, 已无法获取MPT、DPT数据。

口径为12 m的天线的半功率波束宽度L频段为1°, X频段为0.2°。由于程序控制轨道跟踪数据偏差随着角度的增加而逐渐增大, 虽然天线已设置为采用L频段自动跟踪方式, 但在转入自动跟踪方式之前天线已不能跟踪到卫星辐射功率的最大值, 捕获电平值达不到转入自动跟踪的门限, 天线控制系统又将跟踪方式切换到程序控制跟踪方式, 获取由错误轨道根数计算出的轨道跟踪数据并进行跟踪。出现了天线跟踪方式在自动跟踪方式与程序控制跟踪方式之间不停切换, 从而使天线不能正常锁定并跟踪过境卫星。

6 总结

从理论推导和实践出发, 分析了在极轨卫星数据接收过程中, 轨道根数起到的决定性作用。因此, 在制定极轨卫星数据接收策略时, 必须将事先检验轨道根数正确性放在首位.轨道根数正确, 地面数据接收站天线才能准确跟踪过境卫星并接收卫星数据。

摘要：如果轨道根数不准确, 由其计算出的地面数据接收站的天线程序控制跟踪数据就存在偏差, 会导致天线不能准确跟踪过境卫星从而无法获取卫星数据。以风云三号数据接收为例, 给出了轨道根数的计算方法, 分析了由错误轨道根数导致的接收卫星数据失败的原因, 从理论和实践上指出在极轨卫星数据接收中轨道根数的重要性。提出事先检验轨道根数, 并纳入制定极轨卫星数据接收策略的必要性。

关键词：轨道根数,极轨气象卫星,地面数据接收站,天线,程序控制,半功率波束宽度

参考文献

[1]陶勇, 胡卫东, 徐劲.基于轨道匹配和改进的空间目标识别方法.雷达科学与技术, 2006;4 (3) :134—139

[2]范天锡.风云三号气象卫星的特点和作用.气象科技, 2002;30 (6) :321—327

[3]陈芳允, 贾乃华.卫星测控手册.北京:国防工业出版社, 2000

[4]高云峰, 李俊峰.卫星编队飞行的动力学特性与相对轨道构形仿真.清华大学学报 (自然科学版) , 2002;42 (4) :458—461

[5]刘军, 王轶, 马明, 等.典型测控系统自动化运行的设计与实现.电讯技术, 2006;5:197—199

数字卫星接收系统的调试 篇3

一、接收天线的仰角、方位角调试

接收天线的调试, 主要是指天线的方位角、仰角以及馈源焦距和极化变换器的调整。在调试卫星接收天线之前先要知道接收天线的仰角、方位角与极化角。仰角是指地面站天线指向卫星时, 天线的中心轴线与水平面构成的夹角。而方位角是指在地面站天线对准卫星时, 地面站所在的点到卫星的视线在地面站的水平面上有一条地面站仰望卫星的视线的正投影线, 从地面站所在点的正北方开始, 顺时针 (即北一东一南一西) 方向转到这条正投影线的角度。以地理正南为0°, 南偏西为正值, 南偏东为负值。天线的方位角和仰角是根据接收卫星轨道的经、纬度和地面接收点的地理位置 (经、纬度) , 按照下面的公式计算出来的, 也可以根据有关资料获得该接收点的大致方位角和仰角。

其中φr为接收天线的纬度、λs为卫星的经度、λr为接收天线的经度。

天线方位角的粗调是以天线的立柱脚为中点, 利用指南针确定正南方向, 用量角器量出方位角度, 转动天线指向方位角的大致位置。在调整天线的方位角时, 要明确本地的正南方向, 寻找正南方向可以使用罗盘或指南针。但地磁的影响使指南针偏离正南一个角度, 即磁偏角。这样, 计算出来的方位角与实际的方位角要差一个磁偏角, 必须对它进行修正。磁偏角可以通过查找地磁图得到, 如果知道某地当年的磁偏角A, 则真正的方位角α′为α′=α+A, 如果已知道几年前的磁偏角参考值A, 又知道磁偏角的年变更值C (当地磁偏角年变值和参考年值查表获得) , 设间隔年数为n, 则实际的方位角为α′=α+ (A+n C) 。

天线仰角的粗调是用一根长绳将天线口径分成两个半圆, 把测量仪的始边靠在天线口径的绳上, 调整天线仰角, 使重锤线所指示的角度等于天线仰角, 如图1所示。也可在天线上找到一个与天线口面平行的平面, 利用量角器方便地确定天线实际的仰角。

通过以上调整, 可使天线大致指向卫星。接着将高频头输出电缆接上卫星接收机, 用视频、音频线将卫星接收机的视、音频输出与监视器相连接, 开启两机的电源, 根据所要接收的卫星上的频道参数, 调节卫星电视接收机所接收的频道频率, 同时观察监视器屏幕的反应, 如无信号, 慢慢地左右转动天线方位角, 然后反复上下调节, 直至出现卫星电视节目为止。粗调以接收到卫星信号为目标, 一旦接收卫星信号, 粗调工作就完成了。待确认为所要的卫星电视节目后, 可进行下一步的方位角、仰角、极化角和焦距的细调。

二、接收天线的极化角调试

极化角是由于卫星与接收天线的经纬度存在差值而导致的卫星转发器电波与接收天线的极化面之间的夹角, 也就是接收点地平面与接收天线口面的交线和电波的水平极化矢量之间的夹角。由于我国地处北半球, 所以天线都是朝南方向, 确保馈源位于反射面的焦点处, 然后调整极化方式, 使之与卫星转发器的极化方式一致。各种极化示意图如图2所示。

我们在调试过程中应强调一下极化角的调试。在卫星覆盖中心之外, 由于地面天线所在位置与卫星波束中心的经度差加大以及地球曲率的影响, 接收站馈源波导相对地面有一倾斜角度才能与卫星极化达到匹配, 否则会产生极化损耗。对于频率复用系统, 极化不匹配还会产生同频正交极化分量干扰。因此在安装时需仔细调整极化角。极化角计算公式为:

其中φr为接收天线的纬度、λs为卫星的经度、λr为接收天线的经度。

Ku波段通常采用馈源一体化高频头, 为便于区别, 有的馈源一体化高频头在其端面有“Up”标志, 标有“Up”端面向上即为“水平极化”, 旋转90°即为“垂直极化”。所以接收垂直极化的卫星广播电视信号时, 使馈源的矩形波导口的窄边与地面垂直, 接收水平线极化的卫星广播电视信号时, 矩形波导口的窄边与地面平行。

三、接收天线的馈源焦距调试

馈源焦距调节比较简单, 只要缓慢上下移动馈源, 使电视画面噪波点最少或消失为止, 然后用螺钉固紧。如用频谱仪、场强仪或数字接收机面板上的信号强度指示, 可很快将天线调整到最佳位置。

四、数字卫星接收机的调试

浅析数字卫星电视接收天线 篇4

1.1 常用接收天线的种类

卫星电视接收天线实际上由反射器和高频馈源两部分组成, 俗称的卫星电视接收天线则仅指前者。反射器多做成面状, 所以卫星电视接收天线属于面状天线。目前主要有三种:抛物面天线、卡赛格伦双反射面天线和平面微带天线。最常用的是抛物面天线, 根据馈源安装位置, 抛物面天线又分为前馈天线和后馈天线。

1.1.1 前馈抛物面天线

前馈抛物面天线按结构不同, 可分为铝合金 (或嵌金属丝玻璃钢) 板状天线和合金网状天线。前者由多块“瓜瓣”拼装而成, 也可以用模具冲压成型为整体结构。网状天线增益比板状的低, 但其抗风力强, 价格比板状的低得多。

前馈抛物面天线的结构, 抛物面反射器是抛物面天线的主体。当抛物面天线作为发射天线时, 位于焦点处的高频馈源所辐射的球面波经其反射后形成平面波;根据天线的互易定理, 当抛物面天线作为接收天线时, 抛物面反射器把来自卫星的平面电磁波汇聚到焦点上并变为球面波。

高频馈源是把抛物面天线聚集到焦点上的球面波 (对接收面言) , 低损耗、高性能地传输给高频头 (LNB) ;仰角调整装置用来调整抛物面天线的仰角;方位角调整装置用来调整抛物面天线的水平方位。二者共同可使抛物面天线准确地对准欲接收信号的同步卫星;安装器既是抛物面天线的安装支架, 又是整个卫星接收天线的固定架。

1.1.2 后馈抛物面天线

后馈抛物面天线因其高频馈源安装在反射器的后部而得名。卡赛格伦双反射面天线为后馈抛物面天线, 或称二次反射型天线。与前馈抛物面天线相比, 卡赛格伦双反射面天线的效率可提高10%~15%, 主要用于卫星电视信号很弱的地区或大型有线电视系统中。

卡赛格伦双反射面天线由主反射面 (简称主面) 、副反射面 (简称副面) 和照射器组成, 如图1所示, 副反射面安装在主反射面的焦点上, 高频馈源位于副反射面的焦点上。

主反射面为旋转抛物面, 焦点为F, 焦距为f, 副反射面为旋转双曲面, 有两个焦点, 一个焦点F1 (称为虚焦点) , 与抛物面的焦面F重合, 另一个焦点F2 (称为实焦点) , 通常在抛物面的顶点附近, 主、副面的焦轴重合。副面通常用金属支杆固定在主反射面上;照射器呈喇叭状, 其辐射中心 (相位中心) 安置在双曲面的实焦点R上。

卡赛格伦双反射面天线作发射天线时, 馈源向外辐射的电磁波, 经照射器首先辐射到副面上, 经副面反射至主面上, 最后变成天线口径面的平面波束向前方辐射出去;作接收天线时的工作过程恰好相反。

1.2 常用接收天线的特点

抛物面天线的驱动方式有手动、电动和自动3种。前两种均是人工定位, 功能简单、造价低。天线的自动跟踪又分为两种:双轴跟踪和单轴跟踪。

双轴跟踪天线具有同时跟踪方位角和仰角的驱动能力, 多用单板微型计算机控制。具有自动选择 (精度可超过0.3o) 、跟踪某一个或预置几个卫星 (精度可超过0.1o) 等功能, 使天线能够迅速对准欲接收的卫星, 并保证天线处于最佳接收状态;单轴跟踪天线又叫电动极轴天线, 可自动寻星、对星和微调位置, 用户在室内利用天线控制器或卫星接收天控一体机就可选择多个卫星电视节目。单轴自动跟踪天线一般采用电桥平衡方式自动记忆卫星位置, 也可以预置多颗卫星的位置, 并迅速找到任何一颗卫星。利用电动极轴天线可搜索和对准几十颗卫星。

3m以上的大口径抛物面卫星电视接收天线多用双轴跟踪方式, 因其造价高, 维护工作复杂, 多用在县级以上的大型有线电视接收系统中;小于3m的抛物面卫星电视接收天线多采用单轴跟踪方式, 因其造价较低, 应用较前者多。

2 天线形式与尺寸的选择

2.1 接收天线增益和口径的选择

选择接收天线增益和口径时, 主要依据是接收卫星的等效全向辐射功率 (脚) 和接收图像所要达到的质量等级。通常是, 首先对接收系统的品质因数 (G/T) 值提出要求, 然后结合室外单元的噪声温度来确定。一般说来, C波段天线口径越大接收效果越好;对Ku波段数字卫视信号, 当接收信号强度达到接收机门限后, 其接收效果与天线口径大小无直接关系。但接收天线口径增大后, 对减小雨衰有好处。接收天线的口径取多大为合适, 可参考当地或邻近地区卫视信号的具体接收情况而定。

2.2 前馈式、后馈式天线的选择

对前馈式天线, 由于高频头接在位于抛物面焦点的馈源后面, 距离地面较高, 馈线损耗较大, 安装、维护较困难。但其结构简单, 造价比后馈式天线低;后馈式天线尽管其结构较前馈式天线复杂, 但后馈式天线的效率可提高10%~15%。

2.3 板状天线、网状天线的选择

选择板状天线, 还是选择网状天线, 应根据当地的最大风力、空气污染程度等自然因素来选择。网状天线适合于风力较大的地区, 尽管其增益比板状天线低, 但价格却便宜一半。板状天线具有使用寿命长、增益高的特点, 有线电视系统应作为首选品种, 空气污染严重的地区可选用玻璃钢式板状天线。

3 数字卫星电视接收天线安装

3.1 数字卫星电视接收天线安装注意事项

因城市建设或周围环境的变化, 有线电视系统也会遇到卫星电视接收天线搬迁和重新安装问题, 下面就有关注意事项介绍如下。

(1) 面积

一般而言, 接收一颗卫星上的电视信号需要一面接收天线, 欲接收几颗卫星上的节目, 就需要几面接收天线。因此, 卫星接收天线安装场地应足够大。

(2) 与机房之间的距离

卫星电视接收天线最好与前端机房建在一起, 既可以建在地面, 也可以建在机房屋顶上。这样既可节省建设费用, 又便于操作管理。若建在一起确有困难, 接收天线的架设地点距室内一般应小于30cm, 衰减不超过12d B为宜;若采用6m天线、高增益高频头G>60d B时, 可选用50m长度的电缆;若采用3m天线、G=54d B的高频头, 则电缆长度不宜超过20m。否则, 应换用低损耗电缆, 或增设一个能补偿电缆损耗的高频宽带 (900~2000MHz) 放大器。

(3) 视野

卫星接收天线前方的视野应开阔, 尽量避开山坡、树林、高层建筑物、铁路、高压输电线等对接收卫星电视下行信号电磁波的阻挡。一般要求以天线基点为参考, 对障碍物最高点所成的夹角小于30o。

(4) 干扰电平

对卫星电视信号的干扰主要是微波, 应充分利用山坡、建筑物等遮挡干扰信号。由于卫星天线仰角高, 只要选点适当, 一般能够做到既不影响卫星信号的接收, 又能遮挡来自地面的微波信号干扰。通常当卫星电视接收机的灵敏度为-60d Bm时, 干扰电平小于35d Bm, 则不会对图像信号形成干扰。除此之外, 应尽量避开雷达、高压线等强电磁场干扰源。

(5) 其他

卫星接收天线的建设位置应避开风口和地质松软不坚固的地方, 以避免强风袭击造成天线损坏或基座沉陷。否则, 应合理选择天线型式并采取相应加固措施 (例如选用网状天线或建筑防风墙等) 。

3.2 天线基础

卫星电视地面接收天线可以安装在地面, 也可以安装在平面屋 (楼) 顶上。不管哪种方式, 均应先浇注基座。待基座凝固好以后, 方可安装天线。天线基座制作尺寸和方法一般由天线制造方提供, 施工时严格按照图样要求去做。当天线放置在屋 (楼) 顶上时, 应进行风荷载和天线质量的计算, 在无任何问题的情况下方可施工, 并注意一定要把基座制作在承重梁上。

3.3 天线安装

以“瓜瓣”拼装式前馈卫星电视接收天线为例, 其安装步骤如下。

第一步:将框架放在高约0.7m的方凳上, 这样便于安装, 先把12根撑杆用M8×20的螺栓连接在框架的12个侧边上, 螺栓先不要拧得太紧。

第二步:将抛物面面板逐块装上, 面板与框架之间用M8×20的螺栓连接, 与撑杆用M8×20的螺栓连接;面板之间用M8×16的螺栓连接, 面板无须对号安装, 任意装配, 螺栓暂不要拧紧, 但要注意使3块开有槽孔的面板成120;放置。

第三步:面板全部装上后, 调整整个抛物面, 使各面板连接处平整、间隙均匀, 拧紧各处螺栓后, 再装上碟形件。

第四步:将三根馈源撑杆用M8×20的螺栓与馈源盘连接, 然后插入抛物面上的3个槽孔中, 利用馈源撑杆上的条形孔调整馈源撑杆, 使馈源盘平面中心在抛物面的轴线上, 并与轴线垂直;装上馈源, 保证馈源与抛物面底面的焦距正确。

第五步:将支架与调节圆盘用M10×35沉头螺栓连接, 用M10×100的螺栓装上横拉角钢, 慢慢将其固定在混凝土基座上, 通过地脚螺栓与地基固定;最后装上三角座板、手轮和调节丝杆等, 带上中心螺栓、螺线。

第六步:将抛物面天线与天线支座上的三角座板和调节丝杆连接;转动三角座板和手轮, 天线的俯仰和方位移动应自如。

第七步:调整好天线方向后, 拧紧螺母, 防止松动和变形;调整丝杆和螺母应覆盖上黄油。

参考文献

[1]邵云.小型卫星电视接收天线调试技巧[J].中国有线电视, 2010 (12) .

[2]黄奕铭, 王军武, 陈权.卫星电视接收中的技术研究与应用[J].中国有线电视, 2009 (03) .

[3]吕建民.卫星电视接收系统的调试与接收天线的维护[J].家电检修技术, 2009 (09) .

[4]张赴.卫星电视接收原理与维护[J].中国有线电视, 2008 (06) .

[5]吕成祥.卫星电视接收天线的防雷与接地方法[J].家电检修技术, 2007 (03) .

移动卫星电视接收系统设计 篇5

移动卫星电视接收系统包括室外和室内两大部分, 室外部分是天线本体, 室内部分是天线自动控制系统和接收控制系统。

天线本体由三轴跟踪转台、碟形天线、天线罩防护组成, 三个轴都由直流电机驱动, 并装备水平、俯仰、方位传感器, 可在自动控制系统的控制下, 实现闭环跟踪。自动控制系统由电控箱、接口卡、计算机和控制软件组成, 用于控制天线的运动, 实现选星、自动寻星、自动跟踪等功能, 接收控制系统用于接收馈源信号、选择卫星波段、设置接收参数等。

2 机械结构

天线本体从外面看, 是一个玻璃钢制成的圆桶形天线罩, 天线罩既能保护天线, 使天线不受雨、雪、水、风、阳光等的影响, 又能透过电磁波, 对电视信号的衰减作用很小。电线罩内是一套三轴闭环跟踪的天线, 从下向上依次是支架、方位轴、水平轴、俯仰轴、抛物面天线。

3 电控系统

电控系统由微机、接口板、电控箱、GPS组成, 电机的运动控制采用二级控制, 计算机负责数学运算、指向、跟踪算法, 通过接口板向电控箱发出电机的速度与方向命令, 电控箱内的单片机负责执行具体的电机动作。

微机采用工业控制计算机, 工控机的优点是性能稳定、抗干扰能力强, 适合在恶劣环境下使用, 它的电源功率大, 配有多种总线插槽和接口, 能同时接入较多板卡。

操作系统使用Windows XP, 主要考虑XP的用户多, 使用方便。

计算机接口板共三块, PCI7401、PCI7501、TP514, 插在工控机底板的PCI总线上。

PC-7401是PCI总线的16通道AD转换卡, 可把从卫星信号接收机上传来的视频信号转换为数字信号, 用于判断卫星信号的强度。

PC-7501是PCI总线的128路通用数字TTL电平输入/输出板, 具有8个8位数字输入口及8个8位数字输出锁存口, 共有64路输入及64路输出, 输出口具有上电清零的功能, 特别适合控制继电器板等需要上电初始化状态为0的应用场合。用于计算机与电控箱通信, 向电控箱发送控制命令, 从电控箱读取三个轴的当前状态。

TP514是PCI总线的4路RS232串行接口扩展卡, 用于与各个传感器的通讯。

电控箱内是电机驱动电路及单片机控制系统, 包括电源、电机驱动器、单片机控制板、接口电路、数码显示电路、限位与保护电路等。单片机采用ATMEL 89C2051, 负责读取从微机传来的控制信号, 控制各电机按不同的速度的和角度转动, 读取各电机的工作状态 (运行, 停止) 并发送给计算机, 读取各传感器的值, 并在数码管显示器上显示, 读取电视信号并整形放大, 输出到计算机的AD转换卡, 负责各电机的行程限位保护, 发生限位时停止电动的动作, 并点亮报警指示灯和蜂鸣器。除GPS外, 微机与所有设备的通信、控制均通过电控箱中转后实现。

便携式GPS接收机由吸盘天线、信号导线、接收盒组成, 通过USB接口与微机通迅, 实时提供移动天线所在位置的地理经度、纬度、高度、世界时等信息, 本系统主要使用其经纬度信息。

4 自动控制软件

自动控制软件用C++Builder语言编制的, 基于windows环境的窗口应用程序, 它实时读取各传感器传来的航向角、天线方位轴转角、天线高度轴转角、天线水平角、移动天线经纬度、电视信号强度等信息, 计算卫星的当前方位角和仰角, 并控制天线电机运动, 使天线自动指向卫星, 在天线载体运动过程中, 不断调整天线的方位、水平与仰角, 使天线一直指向卫星所在的方向, 实现动中通的移动卫星电视接收。

参考文献

[1]宋光旭.常见卫星电视接收天线.有线电视技术.2005年15期.

[2]刘进军.卫星电视原理.国防工业出版社.2009年1月, 1-1.

Ku波段卫星接收系统 篇6

关键词：卫星接收系统组成,接收特点,抗雨衰办法

1 卫星电视接收系统组成

卫星广播电视接收系统是由卫星接收天线馈源高频头和卫星接收机组成, 如图:

卫星接收天线作用是有效接收卫星辐射到地面的电磁波, 并将它传送到高频头。Ku波段接收天线分为一体成型天线和网状组合型天线。工程上常用一些参量来表现天线用作发射或接收的特性, 如方向图增益;半功率角、等效噪声、温度等。

馈源是在抛物面天线的焦点处 (接收天线的辐射中心) 设置一个汇聚卫星信号的喇叭, 意思是馈送能量的源要求将汇聚到焦点的能量全部收集起来。馈源本身就是一个小型天线, 卫星接收使用的馈源大多是喇叭天线, 喇叭天线与波导密不可分。实际上喇叭天线就是波系的开口面逐渐扩大而形成的前馈式卫星接收天线, 基本上用大强角波纹馈源。

高频头是将馈源送来的卫星信号进行变频 (1GH2) 和信号放大, 然后传送至卫星接收机。 (高频头的噪声系数越低越好) 高频头由输入法兰盘、矩形波导、耦合装置、低噪声放大器、本振、混频、中放和电源稳压几部分组成, 如图:

卫星接收机的作用是将高频头传送来的卫星信号 (1GH2) 进行变频及解调处理, 还原出卫星电视图像信号

卫星接收机输入功率的计算公式为Pi=EIRP (d Bm) -Lo+Gr+GLVB-Lcab Ic-LS;式中EIRP为Ku波段转发器等有效全向辐射功率, Lo为Ku波段自由空间的损耗, Gr为接收天线的增益;GLVB为高频头的增益;Lcab Ic为电缆的损耗;LS为功分期的损耗。以上增益和损耗的单位均为d B, 其中Ku波段Lo=205.8d B。

2 Ku波段的接收特点

Ku波段是指, 频率在12~18GHz的电波。国际电信联盟将11.7~12.2GHz的频率范围优先划分给卫星电视广播专用。从频率上看Ku波段的频率为C波段的3倍, 波长是C波段4GHz波长1/3。与C波段相比Ku波段的优点有:

1) 接收天线的口径较小, 便于安装, 天线成本相对较低。2) Ku波段的地面场强较高, 这是由于Ku波段通信卫星下行波束比C波段的窄, 因此使到达地面的信号功率通量密度较大, 能量集中, 方便接收。3) 空用频带较宽, C波段的频率是3.7~4.2GHz带宽是500MHz, 而Ku波段的带宽达800MHz可利用性高。4) 由于Ku波段频率高, 因此各种地面电波对它的干扰小。当然, Ku波段卫星广播也有不足之处, 如雨衰对它的影响较大。当电波穿过地球大气层中降雨的区域时, 雨滴对电波会产生吸收和散射造成衰减。雨滴越大, 衰减越大。当雨衰过大时, 会造成卫星传输信号的中断。值得一提的是, 接收系统的G/T值越高, 抗雨衰能力越强。

3 如何提高Ku波段信号传输的抗雨衰能力

雨衰的主要原因是由于电波穿过降雨区时, 雨滴对电波产生吸收和散射。Ku波段频率高, 波长短。实测结果表明, 雨滴的半径角为0.025~0.3CM之间, 正在Ku波段的波长范围内。因此, Ku波段的雨衰较为严重。对于地球站来说, 其上行信号主要靠提高上行EIRP值来补偿雨衰造成的衰耗。为此, Ku波段的上行站都配有上行功率控制器, 对雨衰进行自动补偿, 使卫星转发器在降雨情况下接收到的上行信号尽量保持稳定。对于接收站来说, 在天线口径及LNB增益一定的条件下, 要尽量去克服雨衰的影响。可采用如下办法:

1) 精确调整天线的仰角, 方位角及极化角, 使接收系统的G/T值最大。值得注意的是, 在相同天气状况下, 卫星的仰角越大信号的雨衰情况越严重。2) 采用高增益低噪声的LNB。3) 选用低门限的接收机, 这样会大大扩展接收系统的余量。4) 天线口径越大增益越高, 系统抗衰耗的余量越大。另外, 北方降雪季节还要及时清楚天线上的积雪, 将天线尽量装在防雨雪处。或者在天线上做雨蓬, 这一措施对防止雨衰非常重要。在实际维护中我们发现天线面上的积水接收的图像会出现马赛克, 在天线面上的水珠越多, 雨衰就越严重, 将天线面上的水擦干接收信号就立即恢复。其原因是, 信号碰到雨水后不能全部反射到馈源上造成信号大量丢失。给天线做个雨篷, 虽然下雨本身对信号的穿透会造成损耗, 但天线面上没有水就能使接收到的信号全部折射到LNB上。加上优质的器材, 抗雨衰能力也就相对提高了。

4 Ku波段数字卫星接收机需要稳定的电源电压供电, 使用UPS不间断电源供电是最好的选择

电厂送来的电压因随沿线用户的增减即负载的变动等原因会使电压既不稳定, 经UPS内部电池充电——逆变——稳压后电压趋于稳定。而UPS不间断电源又可分为:后备式、在线式两种。在线式UPS对卫星接收机而言比较实用, 因它对负载的供电均是由UPS电源的逆变器提供的, 转换时间为零。且对负载实现, 无干扰、稳压、稳频供电。这样才能保证Ku波段数字声卫星接收机, 在电源不稳及断电几个小时情况下正常传输给发射台广播或电视节目信号。

5 结语

卫星信号接收系统的防雷技术 篇7

1 我国的现代化防雷工程技术

随着人类科学技术的不断发展, 人类已经开始对雷电引发的自然灾害进行系统的研究, 我国已经建立起现代化雷闪理论机理以及现代化综合性防雷工程理论, 而现代的防雷工程技术主要包含的是:

1.1 防直击雷

直击雷是一种破坏性较大的雷电, 主要指的是雷云对一些高层的建筑物或者是建筑物的构件直接进行放电, 从而产生一股强大的雷电流, 雷电流一般在几十千安至几百千安不等, 极具破坏性。

1.2 防感应雷

感应雷主要指的是:由于雷电引起的一种静电感应与电磁感应统一称为感应雷, 感应雷又称二次雷。感应雷一般来讲没有直击雷猛烈, 但是感应雷的发生几率较高, 它能够通过电力线或者电话线等导体从而传输到较远的地区, 使得雷击灾害的范围较广。

1.3 防雷电波引入以及防雷电脉冲

这两种主要指的就是防止高电压的引入。高电压的引入电压源主要有三种, 分别是直接雷击中的导线, 它使得高压雷电会以波的形式传送到建筑物当中的用电设备;感应雷产生的高压脉冲, 同样是以波的形式传入建筑物中的用电设备;还有一种是当直击雷出现在发射机房附近并且入地的时候, 它将会直接通过地网的地线以波的形式进入到建筑物中的用电设备。

2 卫星信号接收系统的防雷技术

2.1 电源防雷技术

我国的卫星信号接收系统主要的供电电源选用的是德国DEHN公司生产的电涌保护器, 利用电涌保护器作为防雷保护设施。电涌保护器主要就是通过抑制雷电产生的瞬态高电压以及通过旁路浪涌电流从而保护系统设备的一种保护装置, 此装置能够在最短的时间内将需要保护的电路接到等电位系统当中, 同时还要把整个电路上的由于雷击而产生的脉冲能量转移到大地当中, 从而达到保护电路上的相关设备的目的。根据防护强度的差异将其分为避雷器与过压保护器两种。另外在系统的供电电源上还会装上一个不间断电源的装置, 此装置也具有防雷的效果, 从而使得卫星信号接收系统能够加稳定的运行。

2.2 引雷技术

引雷技术主要指的就是安装避雷针, 一般会设置三根避雷针让其形成等边的三角形, 这样的设置可以防止360°的直击雷对整个系统的危害。避雷针的选择上也是有一定的要求, 一般会选择法国生产的杜尔-梅森的SatelitESE6000型号的避雷针, 此避雷针能够产生一种较为快速的上行先导, 发出来的上行先导能够提前的行至到数十米远甚至是上百米远的地方, 之后会与雷云发出的下行先导进行接闪, 简而言之就是此避雷针能够提前放电, 从而扩大了保护范围。

2.3 高频头同信号传输线之间的屏蔽与相关的防雷技术

高频头与信号的传输线一般会在室外工作, 因此很容易受到雷击的危险, 这样还能够将雷电引入至卫星信号的接收机当中, 从而使设备发生损坏。鉴于此, 应当将高频头以及卫星信号的传输线进行屏蔽防雷保护。一般的方式是加工一个合适的铝罩, 之后将高频头放到铝罩当中从而进行相应的屏蔽;还有一种方式是用金属管屏蔽卫星信号的传输线, 而且屏蔽之后的高频头以及卫星限号的传输线要与卫星的接收天线一同接到等电位的系统当中。除此之外还要在卫星信号的传输线的两端设置上信号避雷器 (两端指的就是高频头的输出端与功分器的的输入端) , 这样做的主要目的在于防止电力对高频头产生的破坏, 还有就是防止雷电通过高频头或者是卫星信号的传输线进入到用于接受或者发生信号的接收机与发射机房当中。这类防雷技术能够切实地防止直击雷或者感应雷等对卫星信号的接收系统产生的破坏。

3 结语

对卫星信号的接收系统来讲, 切实地运用防雷技术对其进行保护是非常很有效的, 能够真正保护系统的正常安全运行。通过各式各样的防雷技术不断保护了从事卫星信号接收工作的人员的人身安全, 还有效地保护了卫星信号的接收系统以及信号发射机房的相关设备。只有在各个方面加强对我国卫星信号接受系统的保护们才能够保证相关节目的正常播出, 减轻相关维修者的工作压力, 从而促进我国的卫星信号接收系统的发展, 创造了更大的实用价值以及经济价值, 使我国整体经济水平不断地提高。

参考文献

[1]罗正明.卫星信号接收系统的防雷技术保护措施[J].有线电视技术, 2010.