l   衛星碟形天線規格解說 (I) (范新鑫  2018.4) 

 

衛星碟形天線是一種透過拋物線聚焦原理, 將來自包括同步衛星(在地球赤道約36000公里的上空), 或

非同步衛星 (約在數百公里到上千公里的上空不等)的微弱衛星信號接收下來. 

依衛星碟形天線聚集接收衛星電波的方式, 為根據拋物線反射聚焦的原理設計生產製造, 主要分偏焦(Offset)與正焦(Prime Focus)接收二大類, 是本文的討論主題. 另一類為透過二次反射接收的凱氏天線(Cassergain Antenna)

依工作動靜狀態, 分固定型與驅動型天線接收方式. 

依接收衛星數量而言, 分單星與多星型天線接收方式. 

依收發功能, 又分接收與發射用途的天線.

    依衛星碟形天線大小, 35 ~ 240cm為民生用之類型; 數米, 乃至更大, 為專業用之類型.

    若衍生細分, 種類繁多, 琳瑯滿目, 無所不有. 為方便解說, 這裡就以也翔公司的產品------偏焦碟天線為主軸來敘說. 

 <一般規格>

  1. 天線尺寸.      cm.

   就正焦碟天線而言為正圓, 故其為單一尺寸表示. 但對偏焦碟天線來說, 標示分

   水平軸Horizontal Axis:      cm, 通常這也就是偏焦型碟天線所標示的尺寸.

 垂直軸Vertical Axis:      cm, 因為偏焦型碟天線為橢圓曲線, 所以兩軸不但不相等, 且垂直軸較長一些, 端看偏焦角度設計的多寡而定.

  2. 反射器光學Reflector Optics: 偏焦Offset.

   所接收的衛星電波, 其特性接近光(波), 所以根據拋物線反射聚焦的原理設計生產製造. 依接收聚焦的方式分偏焦(offset)與正焦(prime focus)二大類

3. 偏焦角度Offset Angle:      度.

 依碟型天線的吋尺大小, 有所不同, 大致設計在23 ~ 29度範圍, 用以避開集波器的遮擋信號損失與過度仰角所帶來的積水或積雪之困擾. 正焦碟天線則無偏焦/ 補償角度的問題.

4. 有效面積Aperture Efficiency: >80%.

 這個就是衛星電波對應下來的接收截面積, 扣除模具設計製造, 天線生產過程及盤面材料等的損失, 所得之有效面積, 一般在70%以上就算可以.

  5. 天線中心頻率增益Gain@12.5GHz Ku-Band:      dBi.

   依碟天線的尺寸大小, 該項增益會有所不同. 這是提供工程人使用該產品效能的最直接數據. 若是正焦碟天線(通常正焦碟天線尺寸都是大尺寸), 還會加上這項Gain@4GHz C-Band:     dBi的規格.

 工作頻率: Ku-Band  10.7 ~ 12.75 GHz, C-Band  3.4 ~ 4.2 GHz, 有些廠牌有標示這項碟天線工作頻率的使用範圍.

 Ku-Band和C-Band的波長不一樣, 在不同的天線產品, 會有不同的效能顯示.

6. 焦距Focal Length:      cm.

   鍋碗狀拋物線盤面中心點與焦點的距離. 可參閱圖1. 拋物線聚焦示意圖之說明.

  7. 比率F/D Ratio:      .

   為方便解說, 這裡用正焦拋物線曲面圖來說明, 參閱圖1. 拋物線聚焦示意圖, F/D Ratio即為“焦距/ 直徑”比. 在天線中心頻率增益相等的條件下, 當數值越大時, 盤面曲線幅度越小, 正向架設的空間就需越大, 但包裝材積可越小; 當數值越小時, 盤面曲線幅度越大, 母版模具與碟盤生產會越難, 但相對結構可越強, 衛星信號與相鄰平行之雜訊的隔離品質越好.

 

 8. 安裝型態Mount Type:      

 8.1 偏焦碟天線的Mount Type為Az/ El , 即Azimuth Alignment方位位置和Elevation Alignment仰角位置的安裝調整. 通常該類型都是較小尺寸, 立式或壁掛兩用的天線, 如圖2和圖3安裝案例所示. 

         

  圖2. 85cm偏焦碟天線立式安裝案例.     圖3. 120cm偏焦碟天線壁掛安裝案例

 

8.2 正焦碟形天線的Mount Type主要有3種. 

a. Ground Mount坐地型安裝, 有個腳架框架固定於地面, 如圖4所示. 

b. Fixed Mount固定立柱型安裝, 如圖5所示.

c. Polar Mount極軸型安裝, 用於驅動型天線, 如圖6所示.

以上通常都是較大尺寸, 基於架設安全考量, 大型碟天線並不適合外牆壁掛施作, 都是地面坐地或立柱安裝. 

    

 圖4. 120cm坐地型正焦碟形天線安裝案例  圖5. 180cm 6片式立柱型正焦碟形天線安裝案例

 

 圖6. 85cm極軸型偏焦碟形天線安裝案例

 

9. 方位位置Azimuth Alignment調整範圍: 360°.

   用於各種水平方向的調整與固定.

10. 仰角位置Elevation Alignment調整範圍: 15° ~ 85°.

   依碟天線的型態, 有所不同, 大致設計在15° ~ 85°範圍附近.

11. 極杆/ 桅杆直徑Pole/ Mast Diameter:       mm.

   極桅杆鋼管直徑, 依碟天線的型態大小, 有所不同. 極杆(Pole, 30 ~ 48mm或63.5mm)支撐較小型碟形天線之設計, 桅杆(Mast, 63.5 ~ 89mm, 或更大)用在較大型碟形天線立柱形安裝設計.

12. 操作溫度Operating Temperature: -40℃ ~ +60℃.

   此刻溫度範圍, 已幾乎涵蓋所有人類生存條件下的環境, 隨時清除碟盤上的冰雪, 應該能夠繼續挑戰更低的操作溫度.

13. 操作風速Operating Wind: 90 km/h.

   含最大操作風速及以下所能成承受的常態工作條件, 這是經中山科學研究院所做的風洞測試數據. 據此, 其他合適的產品也成為本部提供給顧客安裝使用時, 基本之上的要求條件之一.

14. 非破壞最大風速(Survival Wind): 180 km/h.

   風速180 km/h, 相當15級風, 這是經中山科學研究院所做的風洞測試數據. 為確保這類瞬間強風可能造成的破壞, 針對大型碟形天線安裝時, 需選擇合良好的的地形地物安裝掩護, 避開鋒頭, 搭配適合的天線結構與材質, 並加裝加強桿, 以儘量避免二次傷害之產生.

 

 

[本部文案]: 其他詳情可參閱本部下列相關報告之說明.

 1. 可否架設一套收看全球衛星電視節目的設備   (I)  (2003.9)

 

[參考文獻/ 資料出處]: 

2. 也翔科技股份有限公司《Satellite Antenna及請益公司技術先進葉禮閔先生 .

3. 《Antenna parabolaTEKNIK ELEKTRONIKA STT NUSA PUTRA

~~ https://teknikelektronikansp.wordpress.com, 2018年.

4. 中央氣象局風級、風速與風壓換算表》 

~~ https://www.cwb.gov.tw/V7/knowledge/encyclopedia/ty058.htm, 2018年.

 

 http://www.starchina.com.tw/subpage/report/reportsub/2018.4.htm

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