卫星广播电视接收系统中设备部件匹配

2019-11-03 18:38:17

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供稿：网友

　　卫星广播电视接收系统中，天线、馈源、高频头、卫星接收机、电视机等部件需要用电缆和接插件把这些设备部件连接起来，只有正确连接，方可保证设备运转正常。在一般情况下，人们往往都更注重天线的方向、仰角、高频头的极化、接收机菜单的设置、频率的选取等步骤，安装调试步骤中往往忽视设备之间的连接，这些设备部件连接时从始至终都应遵循“匹配”这一条原则。

　　1“匹配”的重要作用

　　“匹配”，从功率的角度出发意味着最大的输出功率，即在供电电路中使负载阻抗等于电源内阻抗的共轭值（电阻相等，电抗大小相等，符号相反），称作“匹配”。匹配的目的在于得到最大的输出功率。在卫星广播电视接收系统中存在着如何获取最大功率，用自己现有的设备从卫星上得到最大的功率，这时需要匹配。“匹配”。从传输线的角度出发意味着无损耗传输，即在应用于传输线时，使负载阻抗等于传输线的特性阻抗，称作“匹配”。匹配的目的是消除负载引起的反射，避免发生驻波，使负载获取最大功率。

　　在卫星广播电视接收系统中，诸多的地方需要匹配。接收天线必须同发射天线有相同的极化，且旋向相同，以实现极化匹配接收全部能量。凡是馈线连接的各个部位及各部件间的连接都需要达到匹配。天线和馈源需要匹配、馈源和高频头的接口处需要匹配，高频头的输出端口和电缆、电缆和卫星接收机之间等都需要匹配。在卫星广播电视接收系统中只要有不匹配的地方出现，就会出现不能有效地接收卫星广播电视信号和有效地传输能量，使信号在部件中间、馈线间产生反射，从而使信号质量下降、噪声增加，严重时影响收看质量。特别是在收视信号处于临界状态时，更需反复、耐心地调整，使各个接口部件间都达到匹配。如若极化不匹配，就会造成全部收不到信号，此时需要极化调整，使其极化达到匹配信号最强。匹配在卫星广播电视接收系统中如此重要，因此对安装调试使用者而言，需要规规矩矩的做好每一步，确保系统匹配。

　　2 如何实现“匹配”

　　2．1 天线和馈源

　　天线和馈源之间的匹配，历来受到人们的高度重视。在抛物面天线中，有的抛物面的形状较“深”，也就是说比较“凹”。有的抛物面天线形状较“浅”，也就是说比较“平坦”。抛物面天线的形状就决定馈源的设计和天线的效率，如馈源的长短，馈源是天线的心脏。因此，天线和馈源在购买时应当购买原配的，在厂家设计时天线和馈源是整体进行设计的，在选用抛物面天线之前，必须知道新用馈源的方向图，使用天线获得最佳性能，才能保证天馈系统的驻波比指标。有时同样的高频头，同样的卫星接收机及同样的其它器件或部件，只是天线口径不同。按道理来讲口径大的应当比口径小的天线收视质量好，但有时恰巧相反，小口径天线反而比大口径天线好。在调整没有差异的情况下，那就应当归罪在大天线的天馈系统中的驻波比不合乎要求所致，驻波比过大。此时应当认真地调整天馈系统，馈源是否放在焦点处，馈源是否出现倾斜等找出原因进行更正，使信号最强。当原偏馈天线是用来接收Ku波段卫星信号时，改换为C波段馈源用来接收C波段卫星信号时，多少都要打些折扣，这都是由于天馈系统匹配不佳造成的。

　　2．2 高频头和馈线、馈线和接收机

　　高频头和馈线之间、馈线和接收机之间,需要用专用的电缆接插件连接。目前最常用的是F型接插件，这时就需要将F头和电缆配套使用，选用与电缆配套的接插件、卡箍（环）适中，配合紧密，接触良好，要求内外导体都接触良好，且不可有松动或短路现象。绝对不允许用75-5的F头和75-9的电缆相连接。因为这是明摆着的事，75-5F头小，而75-7或75-9的电缆要比75-5的F头大得多，肯定放不进去。为了放进去（有时用一小段75-5的电缆和用双通将75-5电缆和75-7或75-9电缆用配套的F头相连，但这样接头过多增加了损耗，也不如直接选用和电缆配套的接插件。）肯定会将电缆用刀削去一些里面的一层绝缘层，否则的话放不到F头内。由于削去了一些里面的一层绝缘层，不论削的圆滑均称与否都将破坏了电缆的结构，电缆的结构发生了变化，其特性阻抗也相应的发生了变化。电缆的特性阻抗是在制造电缆时就确定下来的，由外导体内径和内导体外径及介电常数共同决定的。电缆的结构变化时其特性阻抗也发生了变化，这时在高频头和电缆之间就存在不匹配的因素了。天馈系统接收下来的信号传输给高频头，由高频头有效的转为可传输中频信号。由于不匹配，就不可能全部传输给卫星接收机，在传输的第一道关口，就存在不匹配，而白白浪费掉一部分能量，因此一定要选用与电缆配套的接插件。由高频头经电缆输出的信号在送至接收机时，为了电缆的布线美观，有时施工人员为了满足用户的审美要求，而线走的横平竖直拐成直角，而且用线卡箍给电缆压的很死，这些做法都会使电缆变形，都应在禁止之列。电缆本身应当不受挤压，拐弯要根据电缆的粗细来决定电缆的弯曲半径，这样才能使电缆结构不发生变化。电缆结构一旦发生变化，其特性阻抗随之变化，造成信号在电缆内形成驻波，影响信号的传输质量。

　　2．3 系统匹配的定量描述

　　当系统匹配时，馈线上只有入射波没有反射波，信号全部传输给卫星接收机，而没有反射，称之为行波工作状态。当馈线的负载为纯电阻而且其阻抗与馈线的特性阻抗相等时工作于行波状态。此时馈线上任一点的电压（或电流）的幅度相等。

　　当信号没有被卫星接收机接收而全部反射回来时，称之为全反射工作状态，又称为驻波工作状态。产生驻波工作状态的条件是馈线的终端开路或短路，或者是馈线接纯电抗负载，此时信号全部被反射，所以在馈线上的电压（或电流）为入射与反射波的叠加。此合成波的最大值为入射波幅度的2倍，而合成波的最小值为零。

　　当信号只有一部分被卫星接收机接收，这时在馈线上同时存在入射波和反射波，即一部分入射波被负载接收，一部分入射波被反射，称之为混波工作状态。当馈线的负载为非纯电抗负载，或是纯电阻负载但其阻抗与馈线的特性阻抗不相等时工作于此状态。此时在馈线山的电压（或电流）为入射波与反射波叠加，由于信号未被全部反射，因而合成波的最大值小于入射波幅度的2倍，而合成波的最小值则大于零。

　　作为馈线，我们总希望它具有较高的传输效率，尽可能地将信号传送到负载上而不被反射，这是最理想的。但由于设备的差异性，电缆的不一致性等原因会造成系统处于行波和驻波工作之间。为了定量的描述系统匹配状态而常常用到反射系数P和驻波比VSWR。

　　以反射系数P来定量地描述信号的传输效率。

　　P=U反/U入

　　式中U反为反射波的幅度，U入为入射波的幅度。很明显在行波工作状态时，U反=0，即P=0；在驻波工作状态时，U反=U入，即P=1；在介于行波和驻波工作状态之间时0
　　为了方便，又同时引入驻波系数来描述信号被反射的情况。驻波系数（驻波比）定义为馈线上信号合成波电压（或电流）的最大值与馈线上的信号合成波电压（或电流）的最小值之比：

　　VSWR=Emax / Emin

　　式中Emax为馈线上信号合成波电压的最大值, Emin为馈线上信号合成波电压的最小值。在行波工作状态时Emax = Emin,VSWR=1；在驻波工作状态时Emin=0，VSWR=∞；在介于行波和驻波工作状态时1
　　电压驻波系数（驻波比）与电压反射系数的关系如下：

　　VSWR=（1+P）/（1-P）

　　在有关行波、驻波书籍的附录中一般都有反射系数和驻波系数（驻波比）之间的数据以供参考，在此就不更多赘述。如当驻波系数为1.19时,反射系数为0.089,系统要能达到这个指标，也是符合要求的。

　　在卫星广播电视接收系统中，各个设备部件都对匹配提出了相应的要求。如6m C波段卫星广播电视接收而言，在其技术指标中就明确提出了天线驻波比<1.2，高频头驻波比<1.3，高频头输出端连接插座75Ω，射频电缆特性阻抗要求75Ω等都是为了保证系统的收视质量。

摘自《有线电视技术》

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