CN109164305A - 一种测量一体化卫星电视接收站天线增益的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量一体化卫星电视接收站天线增益的方法，属于卫星电视接收站技术领域。该方法分别测量一体化卫星电视接收天线指向信标天线的载波功率和偏离信标天线指向冷空的噪声功率，由此计算出一体化卫星电视接收天线系统品质因数；然后测量一体化卫星电视接收天线指向太阳和偏离太阳指向太阳附近冷空的噪声功率，由此计算一体化卫星电视接收天线系统噪声温度；最后，由测量的一体化卫星电视接收天线系统品质因数和系统噪声温度，计算一体化卫星电视接收天线增益。本发明的方法简单可行，具有推广和应用价值。

Description

一种测量一体化卫星电视接收站天线增益的方法

技术领域

本发明涉及卫星电视接收站技术领域，特别是指一种测量一体化卫星电视接收站天线增益的方法。

背景技术

卫星电视接收站系统一般由卫星电视接收天线、馈源喇叭、高频头或LNB、电视接收机、智能卡、切换器和馈线等组成。常用的卫星电视接收站天线有：前馈抛物面天线、单偏置天线、卡塞格伦反射面天线和平面天线等。天线是卫星接收系统的重要设备之一，其性能好坏直接影响卫星电视接收品质，因此精确测量卫星电视天线增益是非常重要的。

目前，卫星电视接收站天线增益传统测量方法有比较法和波束宽度等。但是对于一体化的卫星电视接收站天线，因为高频头或LNB和天线馈源集成一起，无法分开，天线是一个有源天线，利用传统的增益测量方法测量一体化卫星电视接收天线增益存在以下局限性：

1、利用比较法测量一体化卫星电视接收天线增益，测量结果为天线和高频头的总增益，无法分离出天线增益的大小；

2、传统的波束宽度法测量天线增益是一种近似方法，而且需要精确测量天线馈源的损耗，由于卫星电视接收馈源喇叭和高频头是一体化的，无法测量馈源喇叭损耗。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提出一种测量一体化卫星电视接收站天线增益的方法。该方法测试系统简单，测量重复性好。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种测量一体化卫星电视接收站天线增益的方法，其包括以下步骤：

(1)测量一体化卫星电视接收天线系统品质因数：用频谱分析仪分别测量一体化卫星电视天线接收远场信标的载波功率和天线指向冷空时的噪声功率，利用下式计算一体化卫星电视接收天线系统品质因数：

式中：

—卫星电视接收天线系统品质因数，dB/K；

C—卫星电视接收天线接收远场信标的载波功率，dBm；

N₀—卫星电视接收天线指向冷空时接收的噪声功率，dBm/Hz；

L_p—信标天线与卫星电视接收天线之间的自由空间传播损耗，dB；

P_t—信标天线的发射功率，dBW；

G_s—信标天线的发射增益，dBi；

(2)测量系统噪声温度：用频谱分析仪分别测量一体化卫星电视接收天线指向太阳和指向太阳附近冷空时的噪声功率，利用下式计算一体化卫星电视接收天线系统噪声温度：

式中：

T—卫星电视接收系统噪声温度，K；

T_SUN—太阳引起的卫星电视接收天线的噪声温度，K；

N_on—卫星电视接收天线指向太阳时的噪声功率，dBm/Hz；

N_off—卫星电视接收天线指向太阳附近冷空时的噪声功率，dBm/Hz；

(3)计算一体化卫星电视接收天线增益：由测量的一体化卫星电视接收天线系统品质因数和系统噪声温度，利用下式计算一体化卫星电视接收天线增益G：

完成一体化卫星电视接收天线增益的测量。

进一步的，所述步骤(1)的具体方式为：

(101)建立测试系统，调整卫星电视接收天线极化与信标天线极化匹配，且卫星电视接收天线与信标天线对准，用频谱分析仪测量载波功率的大小；

(102)卫星电视接收天线方位偏离信标天线，天线俯仰转到要求仰角上，用频谱分析仪测量的噪声功率大小；

(103)由测量的载波功率和噪声功率计算一体化卫星电视接收天线系统品质因数。

进一步的，步骤(1)中所述的远场信标与所述一体化卫星电视接收天线之间的距离满足远场测试距离条件。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

1、该方法可用于测量一体化卫星电视接收天线增益；

2、该方法测试系统简单，测量重复性好；

3、本发明具有较好的推广和应用价值。

附图说明

图1为本发明实施例中测量一体化卫星电视接收站天线增益的原理框图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

一种测量一体化卫星电视接收站天线增益的方法，其包括以下步骤：

(1)测量一体化卫星电视接收天线系统G/T。用频谱分析仪分别测量一体化卫星电视天线接收远场信标的载波功率和天线指向冷空时的噪声功率，利用下式计算一体化卫星电视接收天线系统G/T：

式中：

G/T—卫星电视接收天线系统品质因数，dB/K；

C—卫星电视接收天线接收远场信标的载波功率，dBm；

N₀—卫星电视接收天线指向冷空时接收的噪声功率，dBm/Hz；

L_p—信标天线与卫星电视接收天线之间的自由空间传播损耗，dB；

P_t—信标天线的发射功率，dBW；

G_s—信标天线的发射增益，dBi。

(2)测量系统噪声温度：用频谱分析仪分别测量一体化卫星电视接收天线指向太阳和天线指向太阳附近冷空时的噪声功率，利用下式计算一体化卫星电视接收天线系统噪声温度：

式中：

T—卫星电视接收系统噪声温度，K。

T_SUN—太阳引起的卫星电视接收天线的噪声温度，K；

N_on—卫星电视接收天线指向太阳时的噪声功率，dBm/Hz；

N_off—卫星电视接收天线指向太阳附近冷空时的噪声功率，dBm/Hz。

(3)计算一体化卫星电视接收天线增益：由步骤(1)测量的G/T值和步骤(2)测量的系统噪声温度T，利用下式计算一体化卫星电视接收天线增益G：

其中，步骤(1)中一体化卫星电视接收天线系统G/T的测量方法为：首先建立测试系统，调整卫星电视接收天线极化与信标天线极化匹配，且卫星电视接收天线与信标天线对准，用频谱分析仪测量载波功率的大小，用C表示；然后卫星电视接收天线方位偏离信标天线，天线俯仰转到要求仰角上，用频谱分析仪测量的噪声功率大小，用N₀表示。由测量的载波功率和噪声功率计算一体化卫星电视接收天线系统G/T。

其中，步骤(2)中一体化卫星电视接收天线系统噪声温度测量方法为：将一体化卫星电视接收天线分别指向太阳和太阳附近冷空，用频谱分析仪测量噪声功率，由测量的噪声功率计算系统噪声温度。

其中，信标天线和一体化卫星电视接收天线之间的距离满足远场测试距离条件。

上述测试应在微风晴天条件下进行，当测量一体化卫星电视接收天线偏离信标天线指向冷空的噪声功率和偏离太阳指向太阳附近冷空的噪声功率时，一体化卫星电视接收天线的指向应相同。

以下为一个更加具体的实施例：

参照图1，测试系统由信号源、信标天线、射频测试电缆、频谱分析仪和待测一体化卫星接收天线组成。通过分别测量一体化卫星电视接收天线对准信标天线的载波功率和偏离信标天线的噪声功率，以及一体化卫星电视接收天线指向太阳和偏离太阳附近冷空的噪声功率，由此计算一体化卫星电视接收天线系统G/T和系统噪声温度，从而计算一体化卫星电视接收天线的增益。

本例中，一体化卫星电视接收天线工作于C波段，天线口径1.5米，工作频率范围3.7GHz～4.2GHz，测试频率为4GHz，信标天线增益G_S＝20dBi，信标天线和卫星电视接收天线之间自由空间传播损耗Lp＝93.2dB，信标天线的发射功率P_t＝-60dBW，1.5米卫星电视接收天线接收太阳的噪声温度T_SUN＝432.9K。则一体化卫星电视接收天线增益测量方法步骤如下：

第1步：测量一体化卫星电视接收天线系统G/T值。附图1所示，首先建立测试系统，调整卫星电视接收天线极化与信标天线极化匹配，且卫星电视接收天线与信标天线对准，用频谱分析仪测量载波功率的大小，用C表示；然后卫星电视接收天线方位偏离信标天线，天线俯仰转到要求仰角上，用频谱分析仪测量的噪声功率大小，用N₀表示。由测量的载波功率和噪声功率计算一体化卫星电视接收天线系统G/T。

实施例当中，当卫星电视接收天线与信标天线对准时，频谱分析仪测量的载波功率-9.8dBm；当卫星电视接收天线偏离信标天线，天线俯仰转到要求仰角上，用频谱分析仪测量的噪声功率为-120.1dBm/Hz。一体化卫星电视接收天线系统G/T为：

第2步：测量系统噪声温度：用频谱分析仪分别测量一体化卫星电视接收天线指向太阳和天线指向太阳附近冷空时的噪声功率，分别用N_on和N_off表示。由测量的噪声功率计算系统噪声温度T。

实施例当中，当一体化卫星电视接收天线指向太阳，频谱分析仪测量的噪声功率为-111.5dBm/Hz；当一体化卫星电视接收天线偏离太阳，指向太阳附近的冷空时，频谱分析仪测量的噪声功率为-120.1dBm/Hz。系统噪声温度为为：

第3步：计算一体化卫星电视接收天线增益。由测量的计算一体化卫星电视接收天线系统G/T值和系统噪声温度T，计算一体化卫星电视接收天线增益G。

实施例当中，测量的一体化卫星电视接收天线系统G/T值为14.9dB/K，系统噪声温度69.3K，有源一体化卫星电视接收天线增益为：

G＝14.9+10×log69.3＝33.3

本发明工作原理如下：

本发明提出了一种测量一体化卫星电视接收站天线增益的方法。

该方法首先通过分别测量一体化卫星电视接收天线指向信标天线的载波功率和偏离信标天线指向冷空的噪声功率，由此计算出一体化卫星电视接收天线系统G/T；然后将一体化卫星电视接收天线指向太阳和偏离太阳指向太阳附近冷空的噪声功率，由此计算一体化卫星电视接收天线系统噪声温度；最后，由测量的一体化卫星电视接收天线系统G/T值和系统噪声温度，计算一体化卫星电视接收天线增益。

总之，本发明测试系统简单，测量重复性好，可用于测量一体化卫星电视接收天线增益，具有较好的推广和应用价值。

Claims (3)

1.一种测量一体化卫星电视接收站天线增益的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)测量一体化卫星电视接收天线系统品质因数：用频谱分析仪分别测量一体化卫星电视天线接收远场信标的载波功率和天线指向冷空时的噪声功率，利用下式计算一体化卫星电视接收天线系统品质因数：

式中：

—卫星电视接收天线系统品质因数，dB/K；

C—卫星电视接收天线接收远场信标的载波功率，dBm；

N₀—卫星电视接收天线指向冷空时接收的噪声功率，dBm/Hz；

L_p—信标天线与卫星电视接收天线之间的自由空间传播损耗，dB；

P_t—信标天线的发射功率，dBW；

G_s—信标天线的发射增益，dBi；

(2)测量系统噪声温度：用频谱分析仪分别测量一体化卫星电视接收天线指向太阳和指向太阳附近冷空时的噪声功率，利用下式计算一体化卫星电视接收天线系统噪声温度：

式中：

T—卫星电视接收系统噪声温度，K；

T_SUN—太阳引起的卫星电视接收天线的噪声温度，K；

N_on—卫星电视接收天线指向太阳时的噪声功率，dBm/Hz；

N_off—卫星电视接收天线指向太阳附近冷空时的噪声功率，dBm/Hz；

(3)计算一体化卫星电视接收天线增益：由测量的一体化卫星电视接收天线系统品质因数和系统噪声温度，利用下式计算一体化卫星电视接收天线增益G：

完成一体化卫星电视接收天线增益的测量。

2.根据权利要求1所述的一种测量一体化卫星电视接收站天线增益的方法，其特征在于，所述步骤(1)的具体方式为：

(101)建立测试系统，调整卫星电视接收天线极化与信标天线极化匹配，且卫星电视接收天线与信标天线对准，用频谱分析仪测量载波功率的大小；

(102)卫星电视接收天线方位偏离信标天线，天线俯仰转到要求仰角上，用频谱分析仪测量的噪声功率大小；

(103)由测量的载波功率和噪声功率计算一体化卫星电视接收天线系统品质因数。

3.根据权利要求1所述的一种测量一体化卫星电视接收站天线增益的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的远场信标与所述一体化卫星电视接收天线之间的距离满足远场测试距离条件。