GBT 12401-1990 国内卫星通信地球站天线(含馈源网络)和伺服系统设备技术要求

中华人民共和国国家标准国内卫星通信地球站天线含馈源网络和伺服系统设备技术要求发布实施国家技术监督局发布中华人民共和国国家标准国内卫星通信地球站天线含馈源网络和伺服系统设备技术要求国家技术监督局批准实施主题内容与适用范围本标准规定了地球站天线含馈源网络和相应伺服系统的技术要求还包括了某些专门关于天线和伺服系统的定义本标准适用于频段国内卫星通信地球站天线含馈源网络和伺服系统也适用于租用国际通信卫星转发器组成的国内卫星通信系统本标准还适用于新站的建立和现有站的技术改造引用标准常用电信设备名词术语国内卫星通信地球站总技术要求天线含馈源网络和伺服系统的基本组成天线含馈源网络的基本组成天线分系统是卫星通信地球站设备的重要组成部分之一它由反射器天线和馈源网络组成反射器天线单反射器天线单反射器天线由反射器和初级辐射器组成亦称前馈天线双反射器天线双反射器天线由主反射器副反射器和初级辐射器组成最常用的双反射器天线是卡塞格伦天线在某些地球站也用格里高里天线馈源网络最简单的馈源网络由一个极化器亦称移相器和收发双工器组成较为复杂的馈源网络是频率复用正交双极化微波网络系统在某些需要自跟踪的地球站馈源网络中还应包含自跟踪所需要的模耦合器及有关的微波部件典型的馈源网络如图所示图典型的馈源系统部件配置图伺服系统的组成伺服分系统的基本组成是跟踪接收机伺服控制电路和天线座典型设备配置如图图伺服系统设备配置图定义和一般考虑本标准所用的一般术语的定义按但某些术语需应用下面各条中给出的定义天线的功率增益天线的功率增益系指相对于各向同性无耗源的总增益它是两个正交极化分量增益的总和如果指某一极化的增益就应标明这种极化例如右旋圆极化增益或水平线极化增益等等在给定方向上天线的有效面积在给定方向上有效面积是接收天线匹配终端上所接收的有效功率与从该方向上入射到天线上的平面波的单位面积功率之比该平面波的极化与该天线用作发射时所辐射电磁波的极化一致接收天线增益与有效面积的关系为式中工作波长接收天线的有效面积即对于圆口径天线有式中天线口径直径天线效率在增益计算中取值如下则收频段发频段则收频段发频段天线的极化天线辐射或接收电磁波的极化是由该波的电场矢量在空间的取向定义的在一般情况下电场矢量的端点在垂直于传播方向的平面上的投影在一个周期内描绘成一个椭圆称之为椭圆极化实际工作上希望天线是线极化或圆极化它们都是椭圆极化的特殊情况极化的旋转方向观察者沿传播方向看去电场矢量在垂直于传播方向的平面内的旋转方向为顺时针时称为右旋圆极化旋转方向为反时针时称为左旋圆极化轴比电压轴比轴比是极化椭圆的长轴对短轴之比交叉极化鉴别率接收天线的交叉极化鉴别率天线在给定方向上对预定最大功率传输的极化同极化来波所接收的功率与对同一方向上功率相等但与预定极化正交的来波所接收的功率之比发射天线的交叉极化鉴别率给定方向上预定极化同极化的发射功率与相同方向上功率相等但极化与预定极化正交的发射功率之比除非另有规定交叉极化鉴别率是同极化波束方向图的波峰上产生的鉴别率注意交叉极化鉴别率是对单极化天线或双极化天线例如正交极化天线的每个端口定义的如果是线极化天线则交叉极化鉴别率由轴比的平方给出若是圆极化则轴比与之间的关系为双极化天线就广义而言双极化天线是一种能同时发射或接收具有两种独立极化信号的天线一般来讲若这两种极化是正交的则称为正交极化信号双极化天线有两个或两个以上的端口天线噪声温度天线噪声温度是接收天线收集外部噪声的总和天线噪声温度可表示为式中在方向上的圆立体角天线增益在该方向上噪声源的等效噪声温度天线噪声温度主要来源大气衰减噪声大气噪声宇宙噪声杂散损耗引起的噪声前两项是天线噪声温度的主要来源为了获得高品质因数见条必须对天线进行适当设计使其保持尽量低的噪声温度值接收品质因数地球站接收系统的品质因数为接收天线增益与系统噪声温度之比归算到天线分系统输出法兰盘处值通常可用下式表示接收天线功率增益接收系统噪声温度端端隔离度端端隔离度系指在一个端口输入的信号的功率电平与在另一端口接收该信号的功率电平之比收发隔离度收发隔离度定义为发射端口发射一信号功率电平与接收端口接收的该信号功率电平之比指向精度天线波束轴与所需要方向之间的夹角后者通常由角度读出装置给出对人工控制或程序控制工作它反映了天线波束轴线转到指令方向的准确度对自跟踪工作它影响初始卫星捕获跟踪精度在自跟踪工作状态下天线波束轴和接收的卫星来波方向之间的剩余误差角天线分系统的接口天线分系统的接口分为发射支路波导法兰盘或接收支路波导法兰盘天线分系统的极化方式国内卫星系统采用线极化方式极化面可调租星系统采用双圆极化和方式天馈伺系统性能指标的分类本标准分类原则根据制定根据这些原则结合天馈伺系统的实际情况进行分类用户依据建站的性质和用途进行取舍本标准分类主要依据有三条接收系统的品质因数天线方向图的旁瓣包络线天线的电压轴比由此本标准分为四种类型站相当于中租星系统的一二三类站相当于中国内卫星系统的一类站相当于中国内卫星系统的二三类站微型卫星通信地球站相当于中国内卫星系统的四类站天馈伺系统性能指标要求国内卫星通信地球站天线含馈源网络和伺服系统设备主要性能要求见表表表国内卫星通信地球站天线含馈源网络和伺服系统设备主要性能指标一序号参数主要性能指标备注射频带宽发射接收有条件者可考虑天线标称直径天线增益发射口径计算值口径计算值口径计算值接收口径计算值口径计算值口径计算值接收系统品质因数口径仰角计算值为频率注除天线口径外表中各项的天线仰角噪声温度均同天线旁瓣方向图发射接收第一旁瓣为设计目标的旁瓣数不应超过左式要求其余超过值不得大于式中为偏离主波束轴的角度续表序号参数主要性能指标备注射频极化圆极化电压轴比轴向线极化隔离度轴向电压驻波比圆极化线极化端端隔离度收发不加滤波同频端口间线极化圆极化天线指向与跟踪指向能力能指向任何实际使用的同步轨道卫星自动跟踪保持天线主波束指向卫星方向并维持等效全向辐射功率稳定跟踪方式步进跟踪跟踪精度波束宽度指向精度波束宽度环境条件保精度工作稳态风阵风降精度工作稳态风阵风不破坏温度表国内卫星通信地球站天线含馈源网络和伺服系统设备主要性能指标二序号参数主要性能指标备注射频带宽发射接收有条件者可考虑天线标称直径天线增益发射接收按在计算值接收系统品质因数为频率射频极化圆极化轴比轴向线极化隔离度轴向续表序号参数主要性能指标备注天线旁瓣方向图主瓣宽度第一旁瓣为设计目标的旁瓣数不应超过左式要求其余超过值不得大于式中为偏离主波束轴的角度电压驻波比圆极化线极化端端隔离度收发同频端口间线极化圆极化天线指向与跟踪天线指向与跟踪要与卫星位置保持角和地球站天线波束宽度相适应可选用周期性手动调整程序跟踪或步进跟踪表国内微型卫星通信地球站天线含馈源网络和伺服系统设备主要性能指标序号参数主要性能指标备注射频带宽发射接收天线标称直径天线增益发射接收射频极化圆极化轴比轴向线极化隔离度轴向天线旁瓣方向图式中为偏离主波束轴的角度电压驻波比圆极化线极化附加说明本标准由国家标准局提出本标准由机械电干工业部归口本标准由机械电子工业部五十四所负责起草本标准主要起草人陈奇波张慎安