8.2 UV波段业余卫星天线列阵
基地电台在进行卫星通联中一般都会使用两种波段的多单元八木天线,对体积较小的U波段(430 MHz)八木天线,爱好者大都会选用七单元及以上的配置;而对体积较大的V波段(144 MHz)八木天线,多数爱好者也会选用五单元及以上的配置。八木天线单元越多,增益越大,但体积也大。因此需要配套的方位角与仰角电动转向控制器,加装计算机自动控制单元,实现即时跟踪。基地电台的卫星通信系统一般都具有较高的增益,除了可用于业余卫星通信外,有的爱好者甚至还利用卫星通信的天线系统完成了具有更高难度的月面反射通信(EME)或其他更具挑战的通信方式。
基地电台卫星天线一般都比较庞大,有的基地电台卫星八木天线列阵的总体积甚至与一辆小汽车相等,这类天线架设过程相对麻烦。但它与移动式卫星天线相比,具有更稳定的工作环境和良好的通信性能,而且不需要频繁维护。如果不想在天线阵设计、制作上花太多的时间,那么使用厂制多单元八木天线列阵是一种明智的选择,即通过把两副或多副天线进行连接,不但能成倍地增加天线的信号增益,而且还能缩短天线长度,增强天线支架的强度。我们以钻石A144S10R型(145 MHz波段)、A430S15R型(435 MHz波段)的平行列阵天线加以说明。
1.列阵天线的定义
单一天线的方向性和增益都是有限的,为了取得更高的技术性能,将工作在同一频率的两个或两个以上的单个天线,按照一定的要求进行馈电和空间排列构成天线列阵,称为“天线阵”(Parallel stacK)。构成天线阵的天线辐射单元称为阵元。
2.天线阵的主要作用
1)加强和改善辐射场的方向性。
2)加强辐射场的强度。
3. UV卫星通信八木天线阵的主要构成
1)多副UV波段八木天线
2)天线合路器/功分器
3)天线阵支架
天线功分器的作用是把单个天线感应的信号同步进行叠加,以增加信号强度;天线阵支架(一般是由生产厂家供应)的作用是使各副天线之间保持适当的距离和形态,以避免相互影响。
4.卫星通信UV波段四列天线阵的技术参数
以钻石A144S10R型(145 MHz波段)、A430S15R型(435 MHz波段)为例,由它们组成的四列天线阵经过实验证明是比较可靠的业余卫星通信天线,它每波段各有两个列阵,表8-2是每个列阵天线的技术参数。
表8-2 A144S10R与A430S15R型天线阵的技术参数
(续表)
从上表所示的两个波段天线阵的技术参数可以看出:天线列阵的增益与前向比良好,采用上述配置能保证与绝对大部分业余卫星正常通联。
5.卫星天线的调整与架设
装配与调试天线需要同学们在老师的指导下,耐心和细致地根据说明书,在地面上完成天线的安装,并认真检查天线各部分,特别是要反复核对各振子的序号、长度,确保正确组合。安装完成后,以下几个检查步骤是必不可少的:
1)用驻波比仪逐个测试各天线的工作性能,如果个别天线驻波比明显较大,要及时检查天线的装配、振子长度、排列等,作适当的调整,见图8-2。
2)当天线阵中所有的天线都工作正常时,使用配套的天线功分器把145 MHz和435 MHz两个波段的天线分别连接起来。在连接两副同波段天线时,应该要使用配套的合路器,合并两副天线信号。如果要选配合路器,应选用工作在对应的频率范围、损耗小的合路器。认真测试加装合路器后的各波段天线阵驻波比的变化。这是因为天线一旦架设到位,再进行调整就极为困难。因此,在天线架设之前,要确保天线阵各项性能和指标良好。
3)在所有地面检测完成后,可按照天线架设说明书的要求,在遵守安全规范的前提下,由专业人员负责架设。完成天线架设后,要固定好所有线缆,并对所有的接头部分进行防水处理,以利于日后长期使用。
图8-2 检测与调试天线
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