极轴天线 极轴天线diy

极轴天线极轴天线diy

(1)[极轴天线]极轴天线原理与调试

极轴天线原理与调试

要想随便接收定位于同步轨道上的任意一颗星，就要使用极轴天线。这种天线之所以被称为极轴天线，简洁说来就是其抛物面天线本体可以绕一轴线转动，而这一轴线在调试完成后基本与地球的极轴相平行，故称为极轴天线。以济南地区为例，其极轴与地面的夹角约为36度。极轴天线上的抛物面本体在电动推杆的驱动下，可在大约140度的范围内绕极轴旋转，天控器以掌握推杆长度的方式来使抛物面天线定位于某一颗星。

按一般的理解，抛物面天线的指向应与其极轴互成90度角，可以想象，那么抛物面的轴线与天线的极轴互成90度角，那么抛物面绕极轴旋转的扫描轨迹将是一平面，由几何原理可知，两平面相交其交线为始终线，这样一种天线的扫描轨迹与赤道平面相交只能是一条直线，而在地面上观看到的同步卫星轨道除了在赤道上观看外是一弧线，所以这种天线是不能完成任务的。其实解决之道也很简洁，只须将抛物面绕极轴旋转的扫描轨迹由平面变成象打开的伞一样的锥体，就会使其交线变为一弧线，当然这一锥体特别扁平。扫描轨迹由平面变为锥体，抛物面天线与其极轴的角度不在是90度，而是变化了一个小角度，这个角度称为补偿角（如图1所示）。补偿角是一个重要参数，它关系到极轴天线是否能全程精确     定位。其计算公式为：

δ=arctg(Rsinθ/H+R)

其中R为地球半径，H为同步卫星轨道距地面的距离，θ为天线所在地的纬度，由公式可知δ的取值范围约为0度－8.5度。在实际调试中并不需要去计算δ角的值，而是有简洁的调试方法。只要补偿角正确，极轴天线对同步卫星轨道的精确     扫描与定位就很简单实现。要使天线极轴与地球极轴相平行，只需将天线极轴向北倾斜，使其与地面的夹角为天线所在地的纬度的度数。可以想象，除了在南北两极外，当天线的极轴与地球的极轴相平行时，极轴天线在赤道平面上的扫描轨迹与同步卫星轨道是两个不同心的圆，所以为了使扫描轨迹与同步卫星轨道重和，除了补偿角以外，天线极轴的倾角也需要增加一个校准量，就北半球而言，既需要使天线极轴向南稍稍变化一个小角度δ，不难推出这个角δ的取值为：

δ′=arctg［Rsinθ/H+R(1-sinθ)］-arctg(Rsinθ/H+R)

由公式可知的取值范围为0度－1.5度。当然在实际调试中这个值也不需要计算，同样有简洁的调试方法。

在实际安装时，要留意天线立柱相对地面的角度要尽可能垂直，以免在后面的调试中造成过大偏差而无法校整。调试前要首先了解一下当地的经纬度是多少，以便对极轴倾角进行预留。调试设备需要一台天线掌握器，一台模拟接收机和一份亚太地区上空的卫星电视一览表。调试过程之前，要先确定三颗卫星作为调试的参照星，要求正中一颗尽可能接近天线所在地的经度，即尽可能接近卫星轨道的中心，另外两颗分别在最东端与最西端。以济南地区为例，经度为117度，可选113度的Palapa-C2作为中间一颗，使用其上的CNBC（4040/H）作为参照台；东面一颗选用166度的Panamsat-8，使用上面彩条信号（4190/H）作为参照台；西面一颗选用68.5度的Panamsat-4，使用上面的SONY(3907/H)作为参照台，假如有频谱仪调试会更便利，调试分以下几步：

一、将极轴倾角和补偿角预调好，使天线指向正南方，调整高频头使水平和垂直极化方向摆正，即分别平行和垂直于地面，并连接到模拟接收机上。并将上述三颗星上的三套节目预调到模拟接收机上，如用频谱仪可直接看频谱。

二、找一颗信号很强的星作为粗调的参照星，例如选Asiasat-3S，将模拟接收机预置到凤凰卫视台（3920），操纵天控器使天线向西转动，假如以上几步都正确，那么就会搜寻出清楚的凤凰台，此时进一步调成天线极轴角度，使其倾角更加精确     。

三、将接收机调到113度星的CNBC频道，操纵天控器使天线向东转动，正常状况下此时应能搜寻到信号，信号较弱，但用来调试天线扫描轨道还是没有问题的。用这个信号近一步细调天线的仰角。

四、将接收机调到166度星的彩条信号频道，操纵天控器使天线向东转动，假如天线预调方向基本精确     在接近天线最东端处应能收到信号，此时水平方向稍微调成天线方位角，使之达到最佳状态。此时肯定要设法做一记号将天线方位角标记好。

五、将接收机调到68.5度星的SONY频道，操纵天控器使天线向西转动，假如补偿角恰巧精确     ，在接收天线转到最西端时应能收到信号，假如补偿角偏差较大，就会收不到信号，此时就要操纵天控器并协作水平方向方位角的转动反复搜寻，直至收到信号。此时天线的方位角与第四步的记号标出的确定会有所不同，依据其变化方向和程度就会估量出补偿角的偏差。

六、对第五步后的天线方位角做记号，调成天线方位角使其取两次记号的中间位置，对补偿角的偏差量做校整，然后重复第三步至第五步，直至天线能精确     扫描出三颗星，调试就此完成。

协作本人在本论坛发送的((俄国佬自制极轴掌握器具体资料))每位都会胜利

(2)[极轴天线]三张图解释极轴天线的接收原理

三张图解释极轴天线的接收原理

据说，运用极轴概念寻星最早应用在天文望远镜观看恒星上，天文学家将望远镜安装在由极轴概念带动的仪器上，向地球转动的相反方向转动，抵消了因地球转动引起的观测目镜中天象的位置移动，确保了观看星体的稳定性。

用于卫星接收的极轴天线就是根据这种极轴概念设计，并根据肯定规律转动寻星的卫星天线。这里所谓的“极轴”是指经过天线所在地与地球自转轴平行的一根轴线，而并非真正的地球南北轴。极轴垂直于同步卫星轨道的圆平面，当天线围绕极轴转动时，天线指向延长线在天空画出的弧线与卫星轨道近似或完全吻合。所以，转变天线的方位角就能顺着卫星在轨道上的分布找到相应卫星，并且随着天线方位角的变动，天线的仰角和极化角也随之校正到相应的位置。

在动手安装极轴天线之前，假如能真正理解极轴天线的工作原理，对于正确安装、快速调整会有很大关心。下面就以三张图示来解释常用的Ku偏馈天线协作极轴座的接收原理。

留意，这里指的与地球自转轴平行的天线轴线，不是指连接Ku天线本体的那根东西摇摆的轴，而是这根轴的根部连接本体的固定轴线。从图上就可以清晰地理解这两个轴线的不同。

有了这三张示图，对极轴天线工作原理的熟悉应当就清晰了。不过，还有一些问题假如有爱好的话可以进一步思索。

首先，对于第一、其次张图我们非常简单理解，但是对第三张图的调整是不是可以不做，或者说在什么条件下可以不做第三张图的调整呢？

回答是：理论上有这个地点可以只做第两张图的操作，而不做第三张图的调整。这个地点就是在正北极轴线上（或正南极轴线上），这时只要根据其次张图调整后，就可以接收全部地球同步卫星的信号了，无需进行第三张图的调整。不幸的是，由于地平线的遮挡，必需在这两个轴线地点上空73千米以上才能查找到卫星轨迹。

上述现象还给了我们三点解释：一是为什么有的极轴座说明书上不给出高纬度地点的补偿角（由于在靠近南、北极地区已经没有实际安装意义了）；二是很简单理解为什么全部介绍极轴天线安装的文章一再强调找准垂直、真南的重要性；三是接收地点上的天线“极轴”与地球南北轴不是完全相同的概念。

其次，要顺便说明一下以下几个问题：

（一）由于极轴天线旋转时高频头内的信号探针跟随天线一起围绕极轴天线轴线转动，而且信号探针总是和极轴座中的轴线形成一个夹角，这个夹角刚好也就是我们常讲的高频头的极化角。这样一来，可以简洁地理解为安装在极轴天线上的高频头极化角是跟随天线转动而自动调整的，无需再去调整。

（二）了解了这个原理，我们会想：是不是确定了天线地点后能让极轴天线自动查找对应的各个卫星位置呢？答案是确定的。人们已经将这个自动寻星功能付诸实践，这个功能称之为“USALS”。市场上部分极轴座带有这个“USALS”功能，当用同样带有“USALS”功能的接收机掌握这样的极轴天线时，只要输入天线所在地的经纬度，便能让极轴天线自动确定各个卫星位置，调整起来便利、精确     、高效。

（三）事实上，在一天当