劉 毅 吳興華

（作者單位：貴州省新聞出版廣電局七五一臺(tái)）

貴州地球站11米天線伺服系統(tǒng)改造解決方案

劉 毅 吳興華

（作者單位：貴州省新聞出版廣電局七五一臺(tái)）

由于貴州地球站11米天線從1989年投入使用至今，已使用了25年，現(xiàn)雖然天線信號(hào)接收和發(fā)射都還正常，但伺服系統(tǒng)設(shè)備存在俯仰軸軸角數(shù)據(jù)顯示不正常、步進(jìn)跟蹤不能實(shí)現(xiàn)、室外線纜使用時(shí)間過長(zhǎng)等問題，所以計(jì)劃對(duì)伺服系統(tǒng)進(jìn)行改造。本文介紹該次改造的方案、改造所需設(shè)備的技術(shù)要求及改造后達(dá)到的效果。

天線；伺服系統(tǒng)；改造

貴州地球站播出系統(tǒng)是由兩套獨(dú)立的上行系統(tǒng)構(gòu)成，其天饋系統(tǒng)使用的是9米天線和11米天線，其中以9米天線為主用，11米天線為備用。一般情況下，貴州地球站主用上行系統(tǒng)通過3 kW高功放將節(jié)目信號(hào)傳送到9米天線上行，但是當(dāng)9米天線需要進(jìn)行維護(hù)、除雪甚至發(fā)生故障時(shí)，可以立即將節(jié)目信號(hào)切換到11米天線上行；如果主用上行系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者需要維護(hù)，節(jié)目信號(hào)通過200 W固態(tài)功放和11米天線等設(shè)備構(gòu)成的備用上行系統(tǒng)也完全可以獨(dú)立完成上行工作。這種備份方式使貴州地球站的上行傳輸工作具有了很大的靈活性和可靠性，而在這種上行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方式中11米天線有著舉足輕重的地位。

1 存在問題

貴州地球站11米天線為NEC品牌的設(shè)備，從1989年投入使用至今，已使用了25年?，F(xiàn)雖然天線信號(hào)接收和發(fā)射都還正常，但是伺服系統(tǒng)設(shè)備存在以下問題：一是控制器面板上俯仰軸軸角數(shù)據(jù)顯示不正常，不能確定天線俯仰角；二是步進(jìn)跟蹤不能實(shí)現(xiàn)；三是室外線纜經(jīng)過25年的日曬雨淋，線纜老化。

由于11米天線伺服系統(tǒng)存在的問題，導(dǎo)致貴州地球站播出系統(tǒng)存在較大的安全隱患，不能有效地保障安全播出。且貴州地球站擬要進(jìn)行地球站驗(yàn)收，現(xiàn)11米天線存在的問題，不符合國家廣電總局頒布的《廣播電視安全播出管理規(guī)定》（總局第62號(hào)令）和《衛(wèi)星廣播電視地球站技術(shù)驗(yàn)收規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，所以需要對(duì)11米天線進(jìn)行改造。但如果對(duì)11米天線系統(tǒng)整體進(jìn)行更換需要資金較多，且現(xiàn)11米天線的反射面及其支架狀況良好，估計(jì)還可以繼續(xù)使用5～10年，因此只計(jì)劃對(duì)伺服系統(tǒng)進(jìn)行改造，既能達(dá)到改造的目的又能節(jié)省約100萬元的資金。

2 11米天線伺服系統(tǒng)改造解決方案

針對(duì)目前設(shè)備的狀態(tài)，對(duì)伺服系統(tǒng)進(jìn)行改造，更換為廣電系統(tǒng)廣泛使用、且有長(zhǎng)期安全使用證明的新伺服系統(tǒng)，以保證其安全可靠，符合安全播出的要求。圖1為貴州地球站現(xiàn)有11米天線現(xiàn)伺服系統(tǒng)示意圖。

2.1 11米天線伺服系統(tǒng)總體改造計(jì)劃

第一，由于原NEC的11米天線接收采用的是LNA的方式，此次將把LNA改為L(zhǎng)NB，由于后端有信標(biāo)接收機(jī)，所以采用有鎖相環(huán)的LNB，使頻率穩(wěn)定度在±25 kHz范圍內(nèi)。第二，拆除信標(biāo)接收系統(tǒng)的信標(biāo)下變頻器和信標(biāo)接收機(jī)，更換新的C頻段跟蹤接收機(jī)。第三，拆除原NEC天線控制器，更換新的天線控制器，對(duì)原11米天線進(jìn)行精確的監(jiān)測(cè)和控制。第四，拆除原NEC驅(qū)動(dòng)控制器，更換新的天線驅(qū)動(dòng)單元。NEC品牌為日本品牌，原天線驅(qū)動(dòng)單元的三相電源規(guī)格為208 V，與國內(nèi)電壓不符，因此需要改造為與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)相符合的電源。第五，更換天線同步裝置（包括方位、俯仰測(cè)角元件等）。第六，拆除相關(guān)的舊線纜，對(duì)從機(jī)房到天線的伺服電纜（約30米）進(jìn)行更換。

2.2 新的伺服系統(tǒng)組成

天線伺服系統(tǒng)將采用MODEL253跟蹤接收機(jī)、天線控制單元7200ACU、天線驅(qū)動(dòng)單元7150ADU及安裝在天線上的電機(jī)、軸角傳感器和限位開關(guān)等組成。

天線控制系統(tǒng)用來控制天線各軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，并進(jìn)行精確定位，對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤使天線波束精確地指向衛(wèi)星，保證系統(tǒng)通信暢通。7200天線控制系統(tǒng)具有很高的跟蹤精度，操作方便靈活，工作穩(wěn)定可靠。圖2為天線控制系統(tǒng)組成方框圖。

伺服系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)如下。跟蹤精度：優(yōu)于接收頻段1/10半功率波束寬度≈0.048°。天線位置讀出：Az為0.00°～359.99°，El為0.00°～89.99°。位置讀出分辨率，AZ/EL：0.01°。天線控制工作方式：步進(jìn)跟蹤、軌道預(yù)測(cè)跟蹤、位置預(yù)置、射電星跟蹤、待機(jī)。

2.3 主要設(shè)備構(gòu)成及其功能

設(shè)備清單見表1。

天線控制單元功能：能手動(dòng)跟蹤和自動(dòng)跟蹤，具有良好的自主預(yù)跟蹤性能——軌道預(yù)測(cè)跟蹤功能，要有很高的跟蹤精度，操作方便靈活，工作穩(wěn)定可靠；控制系統(tǒng)可通過RS232/422串口或網(wǎng)口通信進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控；有電池備份的非易失隨機(jī)存儲(chǔ)器-RAM；支持自診斷。

天線驅(qū)動(dòng)單元功能：驅(qū)動(dòng)單元能很好地本地控制天線方位、俯仰軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；驅(qū)動(dòng)柜為每一電機(jī)/電機(jī)控制器配備符合NEMA標(biāo)準(zhǔn)的、其規(guī)格適應(yīng)各種應(yīng)用的電路保護(hù)設(shè)備；驅(qū)動(dòng)柜箱體需符合NEMA 4X標(biāo)準(zhǔn)，具備優(yōu)良的抗腐蝕保護(hù)能力。

跟蹤接收機(jī)功能：頻率輸入范圍3 400～4 200 MHz；頻率步進(jìn)1 kHz；輸

入電平-55～-100 dBm；遠(yuǎn)控接口RS-232/422。

圖1 11米天線現(xiàn)伺服系統(tǒng)示意圖

圖2 天線控制系統(tǒng)組成

表1 設(shè)備清單

電源技術(shù)指標(biāo)：天線控制單元，單相220 V（±10%），50 Hz（±5%）天線驅(qū)動(dòng)單元，三相380 V（±10%），50 Hz（±5%）要能防雨防腐蝕；跟蹤接收機(jī)，單相220 V（±10%），50 Hz（±5%）。

3 方案實(shí)施與達(dá)到效果

貴州地球站于2015年10月對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行了施工改造，在項(xiàng)目實(shí)施過程中貴州地球站領(lǐng)導(dǎo)帶領(lǐng)站內(nèi)技術(shù)人員與廠家積極溝通，共同施工。在施工前做了詳細(xì)的施工方案和應(yīng)急預(yù)案，最大限度地保證施工過程中的安全播出。在大家的共同努力下該項(xiàng)目按期完成，經(jīng)過測(cè)試運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，達(dá)到改造目的。該次11米天線伺服系統(tǒng)的改造能解決饋源、控制器和饋線中存在的問題，消除隱患，使系統(tǒng)達(dá)到安全可靠、精確控制、自動(dòng)跟蹤的功能。也更符合《廣播電視安全播出管理規(guī)定》（總局第62號(hào)令）和《衛(wèi)星廣播電視地球站技術(shù)驗(yàn)收規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，不僅進(jìn)一步確保了廣播電視節(jié)目的安全播出，而且很好地利用了原有的設(shè)備，最大程度地節(jié)約了成本。

[1]車晴,王京玲.數(shù)字衛(wèi)星廣播系統(tǒng)[M].北京:北京廣播學(xué)院出版社,2000.