广播电视卫星地球站备份天馈系统改造

广播电视卫星地球站备份天馈系统改造

苏大海

江苏省广播电视集团有限公司 江苏南京 210000

摘要：广播电视卫星地球站承担着电视节目的上行传输任务，要求不间断、高质量、即经济、又安全。在日常工作中对播出系统进行维护存在一定的风险，因此备份系统显得尤为重要。本文结合独立上行系统改造的项目实施介绍了广播电视卫星地球站对现有天馈系统进行改造，建设备份系统的实施方案、测试方法、项目成果，为后续广播电视的安全播出工作提供了强大的保障。

关键词：上行系统；天馈；卫星地球站

1. 引言

我台卫星地球站承担着总台高清节目、标清节目的上行任务，高清系统和标清系统是两套完全独立的上行系统。虽然每一套系统均配置主链路和备链路，且主链路配置主备两套系统，主备系统之间可以自动倒换，然而系统中依然存在单一节点，主链路和备链路的切换波导开关即是单一节点，依然存在一定的风险。为了确保系统安全可靠运行，充分利用现有设备资源，对现有的6米天线进行改造，与原有的调制器、上变频器、高功放组成一套独立的上行系统，可以作为标清系统的备份，也可以作为高清系统的备份，还可以独立使用，这为后期系统的维护，其他业务的开展提供了有利的条件。

本文结合项目实践中的具体情况，分析设备情况，技术指标，介绍改造实施的方案，以及系统完成后的测试。

2. 改造方案

2.1天馈系统现状

   现有设备为6米C频段两端口收发简易天线系统，主要由6米简易天线、C频段收发馈源和简易伺服控制系统组成，组成框图如下图所示。  

馈源系统为两端口收发馈源网络，采用手动方式调整馈源极化角达到与卫星极化角匹配，发射馈线的软波导和椭圆波导外观完好，该设备已建设近10年，在两台9米C频段天线建设完成后，一直处于闲置状态，所以发射馈线与高功放（HPA）一直没有连接。

天线驱动单元（ADU）和控制单元（ACU）已彻底损坏不能使用，驱动板卡版本太低，市场已无替代产品，经现场勘查认为，原伺服控制系统不具备维修价值。方位俯仰电机完好，电机型号为B09YS7134D，方位俯仰编码装置已损坏，不能正常工作。   

天线结构系统外观良好，无明显的锈蚀和碰伤痕迹；方位、俯仰丝杠保护套已老化，出现腐烂现象。

2.2改造实施方案

本次维修分为发射馈线的改造和私服控制系统的改造。

发射馈线的改造需将6米天线原发射馈线连接到指定的HPA，经现场勘查和测量，需配套50H弯头3个，1680mm的直波导1根，50E弯头2个，125mm直波导1根，波导开关1个，200mm直波导1根，125mm直波导1根，2080mm直波导1根，220mm直波导1根。

天线伺服控制系统是卫星通信地球站天线系统的重要组成部分，是分系统的控制核心，主要完成天线运动的各种控制以及各种控制策略的实时计算与实施，并测量天线方位（AZ）、俯仰（EL）轴传感器的信号，显示天线实时角度。根据面板操控键盘的状态，产生到驱动单元 ADU 的控制命令，并把 ADU送来的状态（限位、故障等）显示出来。

天线伺服控制系统包括天线控制单元（ACU）、天线驱动单元（ADU）、方位/俯仰轴角编码器和控制保护元件。

伺服控制系统是以简易座架为控制对象，方位俯仰是限动丝杠传动。两轴均设置有角度传感器，在天线控制软件的协调下，完成对同步轨道卫星的跟踪。在步进跟踪方式下，天线伺服系统根据跟踪接收机送来的AGC电压的大小，控制天线的方位轴和俯仰轴向AGC电压最大的方向转动。

伺服控制系统按设备划分由天线控制单元（ACU）、天线驱动单元（ADU）、跟踪接收机、驱动马达、天线控保和角测量元件组成。其中，驱动马达、各种保护敏感开关等本身是机电器件，所以它既属结构件，又是驱动系统的执行元件。伺服系统组成框图见下图。

3. 系统实施及测试

3.1系统实施

本项目改造方案经过专家多次论证通过之后，实施人员对现场进行实地勘察，确定波导开关安装位置，固定方式，新增加的波导安装位置，以及所需弯头的情况。完成了连接发射馈线波导；安装天线驱动单元，安装天线控制单元；铺设伺服控制电缆和配电电缆，安装方位、俯仰编码装置；完成驱动配电、电机、旋变、限位开关、伺服控制线缆的焊接等工作；检查、加电、运行，设置ADU、ACU参数，至设备正常运行。

3.2系统测试

6米天馈系统改造完成后，为了确认新增加的波导的性能，波导法兰连接处是否规范，螺丝是否拧紧，需要在大功率条件下发射以测试改造后的系统工作是否正常。

测试步骤：

1、确保测试系统为完全独立的系统，与在播系统无任何联系。

2、使用频谱仪，接收标清6米天线信标频谱，记录功率、俯仰角等数值。

3、调整6米天线俯仰，使俯仰角最大，对天发射，同时测试私服系统的性能，工作状态以及精准度。

4、将高功放发射功率设置为43dBm，使用热成像仪检查新增波导及波导开关以及天馈软波导的温度。

5、逐步将高功放功率增加到46dBm,50dBm,54dBm,58dBm,每个状态保持10分钟，同时观察高功放的反射功率及波导温度。

6、将高功放发射功率增加到60dBm,发射30分钟以上，观察高功放反射功率及波导温度。

经过测试，系统工作正常。

4. 结束语

地球站独立上行系统的实施，保障了系统的维护，优化了原6米天馈系统结构。6米天馈系统的恢复使用，为地球站标清、高清两套系统之外又独立搭建了一套发射系统，可以作为所有上行系统的灾备系统。确保了节目的安全播出及系统有效运行，进一步提高了我站安全播出系统的可靠性和稳定性，为上星节目安全优质播出提供了有力保障。在本项目的实施过程中积累的施工方法和工艺，天馈系统的测试方法，项目实施的组织方式等给后期的工作积累了宝贵的经验。

参考文献：

[1]车晴，张文杰，王京玲.数紫微星广播与微波技术[M].中国广播电视出版社，2003.

[2]殷琪.卫星通信系统测试[M].人民邮电出版社，1997.

[3] 韩广兴，韩雪涛，吴瑛.数字卫星接收站的安装与调试[M].电子工业出版社，2009.