122 如何对星

本文详细解析卫星通信中精准对星的技术要点与操作流程，涵盖天线校准、方位角计算、信号强度优化等十二个核心环节，结合国际电信联盟标准及实测案例，为通信工程师提供具备实操价值的系统性指导方案。

       对星操作的基本原理与系统构成

       卫星通信系统中的对星操作本质上是将地面天线的主波束轴线精准指向目标同步轨道卫星的过程。该系统由天线主体、馈源网络、下变频模块、卫星信号分析仪及机械控制单元构成。根据国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）建议书，对星精度需控制在0.1度以内才能确保信号传输质量，这对天线的机械精度和信号处理算法提出了严格要求。

       前期准备工作要点

       在启动对星程序前，需准确获取站址经纬度坐标与海拔高度数据，建议使用全球定位系统（GPS）测量设备进行实地采集。同时需查询目标卫星的轨道位置、等效全向辐射功率（EIRP）覆盖图及下行频率等参数，这些数据可通过卫星运营商提供的卫星参数表获取。准备工装包括倾角仪、罗盘仪、信号强度测试仪等专业工具，所有仪器需提前进行计量校准。

       天线方位角计算模型

       采用大圆路径算法计算方位角时，需将站址经纬度与卫星经度代入球面三角公式。具体计算中需考虑磁偏角修正，我国地区磁偏角范围在-10°至+12°之间，需通过中国地震局发布的地磁地图获取当地实时数值。例如在北京市区（北纬39.9°，东经116.4°）对焦中星6B卫星（东经115.5°），经计算真方位角为178.6°，若当地磁偏角为西偏5.8°，则罗盘读数应调整为172.8°。

       仰角精准测算方法

       仰角计算需综合考量地球曲率与站址海拔因素。使用公式：Elev = arctan[(cosβ - 0.15127)/sinβ]，其中β为站星经度差换算值。海拔高度每增加1000米，仰角需增加0.1°-0.3°补偿值。在高海拔地区作业时，还需考虑大气折射效应，根据国际电信联盟发布的《无线电波传播手册》建议，实际操作中应采用分段修正法进行补偿计算。

       极化角调整技术规范

       线性极化信号的接收需要精确调整馈源旋转角度。亚太地区卫星通常采用45°极化角偏移设计，实际操作中需以卫星运营商提供的极化角参数为基准。使用频谱仪观察交叉极化隔离度时，应调整至隔离度大于30分贝的状态。对于圆极化信号，需安装极化转换器并确保电压驻波比（VSWR）低于1.5:1。

       机械结构校准流程

       对于俯仰-方位型天线，需先使用精度为0.05°的电子倾角仪校准俯仰机构零点。立柱垂直度偏差应控制在0.1°以内，使用经纬仪测量时需在互成90°的两个方向分别校验。转台齿轮间隙会导致指向误差，需通过软件补偿算法消除，建议采用中国电子科技集团第三十九研究所提出的"三点测量法"进行背隙测量与补偿。

       信号搜索优化策略

       采用"十字搜索法"进行信号初步捕获：先固定仰角，在计算方位角±2°范围内以0.1°步进扫描；锁定最大信号点后固定方位角，在计算仰角±1°范围进行俯仰扫描。使用卫星信号分析仪时，建议将分辨率带宽（RBW）设置为100千赫兹，视频带宽（VBW）设为30千赫兹，扫描速度设置为500毫秒每帧。

       信标信号识别技术

       现代通信卫星通常发射连续波信标信号，中星系列卫星的信标频率多在11-12吉赫兹范围。使用频谱分析仪检测时，需注意区分信标信号与业务载波，信标信号通常具备窄带宽（<100千赫兹）、恒定功率特性。建议事先查询卫星频率规划表确认信标频率，例如中星16号卫星的信标频率为11680.5兆赫兹，极化方式为垂直极化。

       雨表衰减补偿机制

       在降雨频繁地区，需根据国际电信联盟降雨衰减模型进行链路预算。采用自适应功率控制（APC）技术时，发射功率补偿量可按公式：ΔP = 0.07×R^1.12计算（R为降雨速率，单位毫米/小时）。对于Ku/Ka波段系统，建议预留3-5分贝的降雨余量，在暴雨天气时可通过调整编码调制方式维持链路连通性。

       极轴对齐对星法

       使用极轴座架的天线系统需先校准极轴角度，其值等于站址纬度。通过观测靠近东经90°的校准卫星（如中星12号）进行精细调整：在卫星过顶时观察方位误差，通过调整极轴高度角消除误差；在卫星东西极限位置观察仰角误差，通过调整极轴方位角修正。该方法可将跟踪误差控制在0.05°以内。

       自动化对星系统应用

       现代卫星地球站普遍采用自动对星系统（ACS），其核心是基于梯度下降算法的智能搜索策略。系统通过驱动机构执行螺旋扫描，利用数字信号处理器（DSP）实时分析信号质量指标（C/N值），自动锁定峰值点并记录位置参数。中国卫通集团部署的自动化系统可实现3分钟内完成对星，定位精度达0.02°。

       障碍物规避与多径效应抑制

       使用无人机搭载激光雷达进行现场扫描，生成三维障碍物剖面图。根据国际电信联盟建议书P.526-13，需确保天线第一菲涅尔区内无障碍物。对于多径干扰，可采用正交极化接收技术抑制，同时在地面铺设微波吸收材料。建议在天线前方200米范围内，保持遮挡仰角低于计算仰角5°以上。

       极低温环境下的特殊处理

       在-30℃以下环境作业时，机械传动部件需使用低温润滑脂，电机应选用耐寒型号。信号电缆衰减值会增加15%-20%，需重新校准链路预算。建议采用哈尔滨工业大学研发的相变材料保温套件，维持天线系统在-10℃以上工作温度。操作人员需佩戴防静电手环，防止低温干燥环境下静电击穿高频头。

       系统验证与性能测试

       完成对星后需进行24小时连续跟踪测试，记录信号电平波动范围。使用卫星信标接收机监测载噪比（C/N）变化，要求波动不超过0.5分贝。采用太阳噪声法校验天线增益：在春分/秋分前后，测量天线对准太阳时的噪声温度增量，与理论值偏差应小于10%。最后进行误码率测试，要求连续24小时误码率优于10^-8。

       常见故障诊断与处理

       当出现信号强度周期性波动时，检查天线基础水平度与结构螺栓扭矩值。使用示波器检测LNB供电电压纹波，要求小于50毫伏。对于极化失配问题，可采用矢量网络分析仪测量电压驻波比，正常值应小于1.3。定期检查波导接口密封性，防止雨水侵入导致微波传输损耗增加。

       最新技术发展趋势

       相控阵天线技术逐步应用于卫星通信领域，中国航天科技集团第五研究院研制的Ka波段相控阵系统可实现毫秒级波束切换。人工智能对星算法通过机器学习历史对星数据，能自动补偿大气折射与结构形变误差。量子导航技术为对星提供新型解决方案，基于原子干涉仪的方位测量精度可达0.001°量级。

       标准化操作流程建立

       依据国家标准《GB/T 15869-2022卫星通信地球站设备测试方法》，建立标准化对星作业程序。包括现场勘察报告模板、天线调校记录表、信号测试数据表单等26类技术文档。建议每季度进行对星精度复检，使用无人机航拍校验天线指向，建立数字化运维档案，为实现预测性维护提供数据支撑。