[计算机硬件及网络]卫星通信实验报告

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1、实验一地面站天线对准卫星的调整实验二天线方向图测试实验三卫星信号传输测试实验四天馈线驻波比和天线端口隔离度测试卫星通信技术实验室2012年10月26日34实验一地面站天线对准卫星的调整一、实验目的1．掌握地面站天线对准卫星的调整方法2．熟悉频谱分析仪的调整和使用二、实验内容1．调整地面站天线对准目标卫星2．用频谱分析仪测量卫星信标信号3．计算天线极化隔离度三、实验原理1．地面站天线对准卫星的方位角、仰角和极化角方位角(AZ)：从接收点到卫星的视线在接收点的水平面上有一条正投影线，从接收点的正北方向开始，顺时针方向至这条正投影线之间的角度称为方位

2、角。仰角(EL)：从接收点仰望卫星的视线于水平线构成的夹角称为仰角。方位角、仰角的示意图如图1-1所示。极化角(P)：极化角是指由于接收天线所在地位置与卫星所在地经度差的加大及地球曲率的影响，而使天线馈源波导口相对于地面所形成的倾角。图1-1方位角、仰角示意图方位角、仰角、极化角是由地面站天线的位置和同步轨道卫星的位置确定的。静止卫星的位置用其星下点的经度表示，地面站天线的位置用其所在地的经度和纬度表示。由天线所在地的经度、纬度以及卫星的经度可算出天线对准卫星的方位角、仰角和极化角。设卫星经度为λs(东经为正，西经为负)，地面站经度为λe(东经

3、为正，西经为负)，纬度为φe(北纬为正，南纬为负)。当地面站天线位于北半球时，天线对准卫星的方位角、仰角、极化角的计算公式为：34（1-1）（1-2）（1-3）式中：Re——地球半经（6378Km）；H——同步卫星距地球表面的高度（35786km）。2．地面站天线的指向和极化角旋向的判定天线的指向是由计算出来的方位角和仰角确定的，天线的极化旋向是由极化角确定的。一般情况下，方位角都是以正北方向为基准00，顺时针旋转为正，逆时针旋转为负。正东为900，正南为1800，正西为2700。方位角的确定方法：可分为AZ=1800、AZ＜1800、AZ＞1

4、800三种情况。其指向示意图1-2所示。图1-2方位角指向示意图从图中可以看出：当AZ=1800时，卫星位于接收站的正南方，天线指向正南。当AZ＜1800时，卫星位于接收站的东南方，天线指向正南偏东的角度为1800-AZ。当AZ＞1800时，卫星位于接收站的西南方，天线指向正南偏西的角度为AZ-1800。。仰角的确定方法：可分为EL=00，00＜EL＜900，EL=900三种情况。其指向示意图1-3所示。34图1-3仰角指向示意图从图中可以看出：当EL=00时，地面站天线的口面垂直于地面，当EL=900时，地面站天线的口面平行于地面。极化角旋向

5、的确定方法：也分为P＜0，P=0，P＞0三种情况。极化角调整示意图如图1-4所示。图1-4是当地面站位于北半球时，观察者面向静止卫星时天线极化角的调整示意图。图中列出的是水平极化的情况。垂直极化的调整方法与此相同。P＜0P=0P＞0图1-4极化角调整示意图从图中可以看出：当极化角P=0时，接收站与卫星同经度，其极化为理想的水平极化或垂直极化。当极化角P＜0时，天线极化要左旋。所谓左旋，是指观测者面向静止卫星，左手拇指指向卫星时，其余四指握转的旋向。当极化角P＞0时，天线极化要右旋。所谓右旋，是指观测者面向静止卫星，右手拇指指向卫星时，其余四指握

6、转的旋向。3．地面站天线对准卫星的方位角、仰角和极化角调整天线对准卫星的调整，主要是调整天线对准卫星的方位角、仰角和极化角。调整方位角、仰角是使天线对准卫星，调整极化角是使天线的极化与卫星的极化相匹配。343．1天线方位角调整首先用罗盘或指南针找到正南方，再调整天线方位调整装置使天线正对正南方。如果计算的方位角AZ大于1800，则调整天线向正南偏西转动AZ-1800。如果AZ小于1800，则调整天线向正南偏东方向转动1800-AZ。3．2天线仰角调整首先调整天线仰角调整装置，再用罗盘仪量出仰角，直至天线仰角等于仰角的理论计算值。图1-5是天线仰

7、角测量方法示意图。图1-5地面站天线仰角测量示意图3．3天线极化角调整（1）极化的概念卫星信号的极化有线极化和圆极化两大类。当电场矢量的指向随时间的变化始终是一条直线时，称为线极化（包括水平极化和垂直极化）。当电场矢量的指向随时间的变化是一个圆时，称为圆极化（包括左旋圆极化和右旋圆极化）。（2）卫星发射极化波的极化定义卫星发射极化波的极化定义是以卫星轴系为基准的。卫星运动轨迹近似为圆。当电场矢量方向与卫星所在点的圆的切线方向一致时，卫星发射的信号为水平极化。当电场矢量方向与卫星运动轨道平面垂直时，卫星发射的信号为垂直极化。（3）地面站天线的极化

8、定义地面站天线的极化定义是以卫星接收点的地平面为基准的。当电场矢量方向平行于地面时，为水平极化波。电场矢量方向垂直于地面时，为垂直极化波。34天线双工