LNB極化與衛星位置相對的關係

圖文: 阿欣

衛星的頻寬資源與極化

現役的衛星轉頻器頻寬通常以500MHz及800MHz為主,由於衛星頻寬資源有限,為了使衛星的頻寬能夠充分利用,才會發展旋波極化與線性波極化等傳送方式.有了這些多重極化的調制,原本500MHz與800MHz的衛星頻寬會倍增到1000與1600MHz的頻寬資源可用,這對衛星來講等於1顆衛星當2顆來用

旋波極化
旋波有分左旋波(L)與右旋波(R),目前以亞洲ITU-3區域僅剩東經110度百合衛星及一些俄羅斯的衛星有用旋波外,幾乎無其他的衛星在使用旋波極化.
旋波極化接收時只要在導波管對與LNB對應的45度角放置一塊偏阻板,就能將旋波極化切割成線性波極化給予LNB接收,偏阻板的材質通常是使用高密度的''鐵弗龍''.如果接收旋波時不使用偏阻板來分離旋波訊號,整個接收的增益會降低外,如果接收的目標頻率在左右旋波中都有傳送訊號,便會無法接收,形成左右旋波同頻干擾.
LNB加上偏阻板來接收旋波的衛星便無極化對應的問題,因為不管你如何旋轉LNB的角度,對旋波接收來講訊號都不會有所變化

線性波極化

線性波有分水平波(H)與垂直波(V),目前以亞洲ITU-3區域來講,約有九成的衛星是使用線性波極化來送訊號的.


單極化LNB
單極化LNB是只用單一接收探針來接收衛星訊號,接收機只要有供應13-18V至LNB,就能使LNB工作,由於LNB一次只能接收一個極化,LNB本身並不能由接收機來控制不同的極化,所以如要更改接收的極化時,必須用手動的方式將LNB的極化角度旋轉90度角,才能接收不同的衛星極化.

 

雙極化LNB
雙極化LNB顧名思義就是用單一的LNB就能分別接收水平與垂直的訊號,由於LNB裡面有2支相位相差90度的感應探針,所以當水平的訊號收到最好時,垂直的訊號也自然會收到最好.
衛星接收機的操作選項中一定會有水平(H)與垂直(V)的控制,當接收機選在水平極化時,接收機就會供應18V的電壓給LNB使用,當接收機選在垂直極化時,接收機就會供應14V的電壓給LNB使用.而雙極化LNB的2支探針會因接收機所送出的電壓不同,自動選擇工作的探針.

C頻雙極化LNB

Ku頻雙極化LNB

LNB極化角與同步衛星的相互關係
常有初入門的朋友詢問LNB的極化如何調整?衛星垂直與水平的極化是不是依地面來認定?由於如要解說,通常要對衛星定位位置與接收地的相互關係要有所了解才方便解說.所以通常是直接給答案,告知LNB的RF頭指向幾點鐘的方向就解決了.但這並不是一個治本的方式,因為下一次如要接收不同的衛星就要再問一次,那永遠都不會知道為何不同的衛星相同的極化所調整的極化角為何會不同.
在我們上空能接收的中繼或視訊用的衛星全是同步衛星,同步衛星的位置都是在赤道上空 3萬 6千公里的地方。因為這個地方剛好是地心引力與衛星離心力相等的地方,在這地方衛星只需用些許的燃料,便能使衛星不致飄到外太空或被地心引力拉到地球,並能以 24小時的週期與地球同步運轉,所以從地面看同步衛星都是永遠固定在天空的一點。
在赤道上空,各式各樣的同步衛星彼此間格 2-3 度不等的經度距離,並環繞地球一圈形成一條用衛星組成的衛星帶,我們便稱此帶為衛星同步帶.如果從地面上來看天空中這條同步帶,所在的緯度不同同步帶呈現的弧度就不同。
在不同的地區衛星同步帶所呈現的位置及曲線都會不同,在北半球同步帶在南方的天空,南半球則在北方的天空.在赤道接收衛星同步帶則會通過天空的正上方,但如在高緯度接收衛星,同歩帶則會離地平面很近.
了解同歩帶與接收地的相互關係後,要知道衛星極化的位置就比較容易.架設天線前先要知道目標衛星的仰角及方位角,然後把天空中的那條衛星同步帶大略的畫出來,找出同步帶後只要知道衛星的定位是位於同步帶的哪一個位置,就可知道該衛星的極化角度.
單極化的LNB只要將探針的位置平行于同歩帶,就能接收該衛星的水平波,如果探針的位置與同步帶相互垂直,此時LNB就能接收垂直波.至於雙極化LNB與同步帶的對應方式則較複雜一點,首先先確認2支探針中哪一支是水平探針,確認後只要將水平探針的定位與同步帶相互平行即可,定位了水平探針,垂直探針自然也會定位

衛星位置與LNB極化角相互關係圖

附錄:LNB感應天線的對應角度

     由以上的說明來看要接收同步帶的衛星,LNB的感應天線就必須就衛星的位置而有一個專用的極化角度來對應才行,若極化對應的角度不對,就會有增益減少或完全無法接收的困擾.所以LNB感應天線的對應角度在衛星天線的安裝來說,是和天線的仰角和方位一樣,是決定天線能否正常接收到衛星的關鍵.

     不過要如何才能正確的將感應天線和衛星的極化對應到呢?這除了要了解衛星下傳的極化角度外,也要知道使用LNB其感應天線的位置是在哪,這樣有充足的資訊後安裝者才能將感應天線真正的對應到衛星下傳的極化相位.

   兩型不同感應天線相位的LNB與其感應天線的位置

各廠家廠牌不同對感應天線也有不同的擺設位置,依目前市面上所使用的LNB大致分為"直條型"(圖一)和"L型"(圖二)的外觀.

     

圖一"長條型"LNB的外觀

 

圖二:"L型"LNB的外觀

 


1' 圖一"直條型"LNB感應天線的位置:

這種"長條型"的LNB它的感應天線是和電纜輸出接頭呈現左右45度角的設置,所以用這種LNB接收166度E的"泛美8號"則電纜接頭的方向約在6點半鐘的方向.

     
 

C頻LNB感應天線與電纜接頭的位置

 

KU頻LNB感應天線與電纜接頭的位置

 


2' 圖二"L型"LNB感應天線的位置:

如使用這種呈現"L型"外觀的LNB,則因他感應天線的位置和電纜接頭呈現同向的配置,所以接收166度E的"泛美8號"則電纜接頭的方向約在8點鐘的方向.

     
  C頻LNB感應天線與電纜接頭的位置   KU頻LNB感應天線與電纜接頭的位置  

(2002/05/13補充)

附錄二:大陸技術資料

我們在接收衛星節目時,必須要知道該節目的接收參數:下行頻率、極化方式、符號率等,而極化方式通常有水平極化、垂直極化、圓極化、橢圓極化。那這幾種極化方式到底有什麼不同呢?

在一個空間直角坐標系中,設波沿Z軸方向傳播,因此,在Z軸方向上沒有電場分量,如果在Y軸方向上,電場分量Ey為零,則稱波在X方向極化。同理,若如果在X軸方向上,電場分量Ex為零,則稱波在Y方向極化。因此,波的極化是由電場的方向決定的。而在有些情況下,Ex和Ey都存在,且有時這兩個分量的振幅和相位不一定相同,根據不同情況則產生以上幾種不同的極化方式。

一、 線極化

若電場的X和Y方向的分量相位相同或相差180度,則稱為線極化。此時,Ex=Exmcosωt Ey=Eymcosωt蕾茛Am為X方向的分量振幅,Eym為Y方向的分量振幅礎]此,合成電場E=蕾茛A2+Ey2瞽諲情蕾茛Am2+Eym2瞽諲悻諲驒ωt,如圖1所示。 由於合成電場的大小雖隨時間變化,但方向保持在一直線上,因此稱為線極化。特別地,若X方向是水平方向,且Eym=0,則合成電場E=Exmcosωt,稱為水平極化;同理,若Y方向是垂直方向,且Exm=0,則合成電場E=Eymcosωt,稱為垂直極化。

二、 圓極化

若電場在X和Y方向的分量振幅相等,但相位相差90度或270度,則稱為圓極化。此時,Ex=Exmcosωt Ey=Eymcos薜st+90穢峚茛Bmcos薜st-90癒蛁茛Bmsinωt由於X和Y方向的分量振幅相等,Exm=Eym=Em因此,合成電場E=蕾茛A2+Ey2瞽諲情蛁荎鶠衒`數,它的方向由下式決定:tanα=Ey諲茛A=tanωt 即α=ωt

這表示合成電場的大小不隨時間改變,但方向卻隨時間變化。合成電場的矢端在一圓上以角速度ω旋轉。

當Ey較Ex滯後90度時,電場向量反時針方向旋轉;反之,Ex較Ey滯後90度時,電場向量順時針方向旋轉。在工程上,如果我們面向電波的傳播方向,電場向量反時針方向旋轉,則被稱為左旋極化波;反之,電場向量順時針方向旋轉,則被稱為右旋極化波。

三、 橢圓極化

若電場在X和Y方向的分量振幅、相位都不相等,則稱為橢圓極化。它是指合成電場的矢端在一個橢圓上旋轉。因此,線極化和圓極化都可以認為是橢圓極化的特例。

以上是關於波的極化方式的簡單介紹,在實際中應用最多的是水平極化和垂直極化。當接收不到衛星電視節目時或接收到的節目微弱時,檢查之一就是極化方式與衛星上的下行電波的極化方式是否相同,這是非常必要的。因此希望能對大家調整天線時極化有所幫助。


 

附錄三:

2006年3月10日陽光飛躍接收紀錄     NVF 紀錄

為了解:天線大、小及訊號強、弱在陽光飛躍期間所造成的變化,於2006年3月10日分別用4米及1.8米天線接收138度E的C頻訊號,同時記錄本衛星訊號最弱3660MHz轉頻器訊號(世華直播系統)及訊號最強的3805MHz訊號(寮國的LTV)在陽光飛躍期間的訊號品質的強度變化。以下為本次測試的說明:

接收地點:台中市

接收機品牌:PESI-5518,接收機臨界點Eb/No為1.4

測試要點

一、大、小天線在陽光飛躍期間的訊號變化

二、同一衛星訊號強弱在陽光飛躍期間的變化

以下為實測圖形:

曲線記錄解讀:

藍線:為1.8米天線所接收的增益曲線。

3660MHz訊號由38分到56分之間無法接收(中斷18分鐘)。

3805MHz訊號由46分到50分鐘之間僅出現馬賽克(約4分鐘)。

紅線:為4米天線所接收的增益曲線。

3660MHz訊號由46分到52分之間無法接收(中斷6分鐘)。

3805MHz訊號收視不受影像。

測試要點結果:

一、大、小天線在陽光飛躍期間的訊號變化

1、大天線陽光飛躍的時間為18分鐘:

4米天線在10點40分開始有陽光飛躍的現象且持續到10點58分共約18分鐘,其中變化最劇烈的時間為10點44分(滑落)到54分(上升)之間,最嚴重的時間為:10點50分。

2、小天線陽光飛躍的時間為30分鐘:

1.8米天線在10點32分開始出現陽光飛躍的現象,且持續到11點02分共約30分鐘的時間,期間變化最劇烈的時間為10點34分到11點整之間。

二、同一衛星訊號強弱在陽光飛躍期間的變化

1、弱訊號的變化:

由於世華系統 (3660MHz) 訊號最弱,此次測試4米天線還有約6分鐘的時間Eb/No降為1.2,雖不致完全沒有影像但因呈現嚴重馬賽克而很難收視;而 1.8 米天線則有18分鐘呈現斷訊無法接收的現象。

2、強訊號的變化:

訊號最強的寮國 LTV 3805MHz,4米天線在訊號最弱期間Eb/No還有2.9,因此都還在臨界點以上因此絲毫不受影響而正常收視;1.8米天線則Eb/No降至1.4,雖還可收視但在46~50分(干擾最嚴重的時間)之間偶而還會短暫出現馬賽克的現象。

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