2.3.2 国内直播星的入网测试
近年来随着国内卫星通信组织管理不断完善，像INTELSAT一样有了自己的SSOG卫星通信系统的操作指南。例如：鑫诺卫星系统操作指南即SINOSSOG，卫星系统操作指南SI-NOSSOG描述了SINOSAT系统中所使用的天线系统产品必须满足的功能要求和技术指标要求。该文件是进行入网认证的测试依据。要通过SINOSAT系统认证的天线系统产品，都要验证其产品的性能是否符合SINOSSOG文件的规定，这样以有效地防止或不产生对其他系统的干扰。中国直播卫星有限公司整合了中国卫星通信集团公司、鑫诺卫星通信有限公司和中国东方通信卫星有限公司旗下所有与卫星相关的资产、业务和团队，成为我国境内唯一的卫星运营公司，亚洲第二大卫星运营商。所以国内直播星的天线入网测试要求较严格，也赢得了世界卫星组织的认可。
目前国内直播星的天线入网测试要求适用于国内6/4GHz频段和14/12GHz频段的各种类型的天线系统产品。
1.对天线旁瓣的限制
国内卫星组织根据ITU-R S.580-5和465-5对发射旁瓣进行强制性要求，这些要求类似于INTELSAT-SSOG210相关规定。要求规定：主极化和交叉极化发射天线90%的旁瓣峰值增益应不超过下述包络线要求；超过包络线的旁瓣增益不得高于包络线3dB，哪怕其中只一个旁瓣增益高于包络线3dB也不行。天线方向图性能要求如下：
D/λ＜50：
G=32-25lg（θ） dBi，1°*≤θ≤48°
G=-10 dBi，θ＞48°
D/λ≥50：
G=29-25lg（θ） dBi，1°*≤θ≤20°
G=-3.5 dBi，20°＜θ≤26.3°
G=32-25lg（θ） dBi，26.3°＜θ≤48°
G=-10 dBi，θ＞48°
*当D/λ小于100时，这个角度应为100λ/D°。
式中，D为天线直径（m）；λ为波长（m）；θ为偏离波束中心轴向的角度；G为天线旁瓣增益。
另外，对第一旁瓣做了规定即第一旁瓣必须低于主瓣-14dB以下。
2.天线极化方式
国际卫星通信天线的馈源的收发信端口分成两端口或四端口。就卫星天线的极化方式而言，卫星通信两端口天线，即发信一个端口，收信一个端口。若使用线极化：发信为垂直极化，则收信为水平极化。反之，发信为水平极化，则收信为垂直极化；卫星通信四端口天线，即发信两个端口，收信两个端口。若使用线极化：无论发信使用垂直极化或水平极化，收信可用水平极化也可用垂直极化。卫星通信四端口天线相对技术要求较高，较为难做。现在169°E位置上的INTELSAT-2（原为PanAmSat PAS-2因INTELSAT收购PanAmSat后改为INTELSAT-2）使用这种卫星就要注意了，当地球站以垂直极化发射时，卫星公司不一定安排地球站接收使用水平极化，完全可能安排地球站以垂直极化来接收。如果地球站只有两端口卫星天线，卫星转发器又别无选择，这时只能再需要一副两端口天线帮助完成接收垂直极化信号。
目前，国内无论C频段和Ku频段均使用正交线极化方式。对于经常换多个卫星使用的地球站或经常变更地球站站址的车载卫星地球站的天线系统，每次更换卫星和变更地址时，都应调整天线的极化角。
（1）交叉极化隔离度技术指标
任一分配端口的发射主瓣增益峰值以下1dB点内的交叉极化分量至少比主极化分量低30dB。地球站接收天线交叉极化隔离度也应满足上述要求，但不作为强制性指标要求。
（2）极化角调整范围的建议
对于四端口的馈源组件，极化角应大于±22.5°范围内可调。对于两端口的馈源组件，极化角应大于±45°范围内可调。由于有时候使用的极化角恰好在90°或0°附近，那么卫星通信地球站天线极化不可能调得最好，卫星通信地球站天线极化调不好，发信需要更大的功率，收信则需要通信的对方加大发射功率，这样容易引起交叉极化的干扰，造成对其他用户正常通信的影响。所以目前世界上不少卫星天线生产厂家将两端口天线极化可调范围改为0～95°。
3.测试条件和测试项目
（1）测试条件
在第二节我们已做过分析，由于降雨、下雪等气候的影响会造成去极化效应，雨衰的影响以及由于降雨等因素造成传输的噪声温度升高，天线系统测试应在晴天进行，以获得最佳的极化状态和传输效果；天线转动方位、俯仰的电动机测试转速：0.05°/s～0.20°/s。作为卫星地球站用户因事先自己进行对天线转动方位、俯仰的电动机转速的测试，这个测试要反复多次，一般3～5次以求平均值。如果天线转动方位、俯仰的电动机转速超过这个测试转速，由于计算机扫描跟不上，也是无法完成天线入网测试的。例如：加拿大C.COM1.2m Ku频段车载卫星天线的性能决定，方位、俯仰的电动机转速超过上述电动机测试转速的规定范围，在测试天线方向图只能选择远角测试，而无法完成天线方向图的近角测试；天线方向图及增益测试应在馈源调整完毕后进行，使发射交叉极化隔离度达到最佳，这个项目应分成两部分，第一部分是被测试卫星地球站用户参照接收的卫星相关信标进行调整极化到最佳点。第一部分听从卫星公司测试操作人员的指令调整被测试天线极化；用户的天线具有显示方位和俯仰的角度功能，这是一个必不可少的功能，如果没有这个功能就无法听从卫星公司测试操作人员的指令；测试频率应在卫星的工作频段内，我们从表2-4可知，国外无论在C频段还是Ku频段，与国内运用的还是有差别的。例如：你定购的发信频率为12.75～13.25GHz的Ku频段卫星天线，那么不用说无法进行国内卫星天线入网测试，更无法使用国内的通信卫星。测试前必须将被测天线对准好测试卫星。
（2）测试项目
卫星天线入网测试主要包括：预备测试、天线发射测试、天线接收测试三大项。
预备测试主要包括：对星准备、接收极化调整、测试前其他准备工作。
天线发射测试主要包括：天线方向图测试、交叉极化隔离度测试、天线增益测试。
天线接收测试主要包括：天线方向图测试、交叉极化隔离度测试、天线增益测试。
一般卫星天线入网测试作为卫星公司来说主要是进行预备测试、天线发射测试两项测试，而天线接收测试则由用户自己决定测试与否，卫星公司不做硬性规定，一般参照卫星天线出厂技术指标或用户自己进行衡量地球站接收品质因素的G/T值的测试。对于卫星公司来说，天线发射测试的结果好坏倒是至关重要的，因为这直接影响到用户所使用的卫星和邻近卫星能否正常工作的大问题。无论国际卫星通信组织或国内卫星通信组织其测试出发点都是维护其所管辖的卫星通信系统正常运营。像ASIASAT除了卫星天线入网测试外还要进行测试功放的杂散性能和调制特性，其目的是当用户的载频开上去之后不要给卫星转发器带来更多的噪声，以及合理使用带宽。如果用户为了天线接收方向图测试结果完美而去调整天线的馈源，那更是得不偿失，这时很可能将天线的发射方向图调乱。所以天线接收测试方面一般用户自己进行G/T值的测试，关于G/T值的测试下面将会介绍。卫星天线的入网测试过程实际上是用户配合测试的过程，主要测试操作方是卫星公司现场负责测试的工程技术人员。而用户现场的工程技术人员按照卫星公司现场负责测试的工程技术人员的指令进行一步一步地操作。
4.卫星天线的入网测试方法
（1）预备测试
测试前用户根据卫星公司提供的相关卫星的技术参数进行准备。
1）对星准备：测试前必须根据卫星公司提供的相关卫星的技术参数即相关信标的极化、频率和测试载频参数利用频谱分析仪等相关工具将被测天线对准好相关卫星。
2）被测天线的接收极化调整：根据卫星公司提供的测试载频的极化、频率及相关信标的极化、频率，进行接收极化调整。接收极化调整有波峰法和波谷法（又称峰值法或谷值法）两种。
①接收极化调整波峰法：
a）按照卫星公司所要求的接收极化方式、信标频率在频谱仪中找出相同极化信标载频信号；
b）转动被测天线的方位和仰角，使接收到的信标信号电平达到最大值；
c）调整被测天线馈源的极化，以取得最大信号电平；
d）观察峰值电平和低于峰值3dB的电平点，记下两个-3dB电平点对应的馈源位置；
e）再利用插入法找出峰值点将馈源极化旋转到两个-3dB电平点馈源位置的中间，锁定馈源。
②接收极化调整波谷法：
a）按照卫星公司所要求的极化方式、信标频率在频谱仪中找出相反极化信标载频信号；
b）调整被测天线馈源的极化，以取得最小水平极化信号电平；
c）将馈源旋转180°，重复第b）步骤；
d）记住将馈源旋转到两个谷值中最小的谷值位置；
e）再旋转馈源极化角90°，或进行倒换极化（大部分天线都有极化倒换装置）。找到最大信号峰值后锁定馈源。
综上所述，峰值法或谷值法，前者通过调整极化角，使得所接收的同极化信标电平达到最大值；后者通过调整极化角，使得所接收的反极化信标电平达到最小值，由于谷值法精度高于峰值法，所以建议用谷值法。
3）测试前其他准备工作：另外，作为被测天线方即用户还要做好测试如图2-33设备连接和测试前设备检查的准备。一般用户MODEM均有发射未调制载波，即纯载波的功能，国际卫星组织技术术语称“pure carrier”。例如：COMTECH EF DATA的MODEM纯载波的性能很好不比扫频仪逊色，但有的厂家的MODEM所发的纯载波的性能卫星公司不一定满意。所以最好准备好扫频仪，以备不测。当用户在下行监测时最好接一个频谱分析仪，有利于自我监测，协同配合好卫星公司顺利完成卫星天线入网测试。
图2-33 测试原理和被测天线方设备连接框图
（2）天线测试
1）测试内容
卫星公司指定频率的天线方向图和交叉极化方向图测试。
2）指标要求
①偏轴增益（方向图测试—控制邻星间干扰）。
a）天线偏轴发射增益90%的旁瓣峰应在下列包络线内
G（θ）=29-25lg（θ）dBi 1°≤θ≤20°；
b）第一旁瓣必须低于主瓣-14dB以下；
c）超过包络线的任一旁瓣增益不得高于包络线3dB。
②交叉极化隔离度（极化测试—控制正交极化间干扰）。
天线主波束，交叉极化隔离度不小于35dB。
3）天线测量角度范围和频谱仪的设置
①天线测量角度范围：天线测量角度范围一般分窄角测量角度范围和宽角测量角度范围。又称近角测量角度范围和远角测量角度范围，如表2-5不同频段的天线执行不同的角度范围。而发射交叉极化隔离度的测试，一般选择近角测量角度范围。
表2-5 天线方向图测量角度范围
②频谱仪的设置：
测试方向图时使用的频谱仪一般设置为：
RBW（分辨率带宽）10Hz～1kHz
VBW（视频带宽）10～300Hz
SPAN（扫频带宽）0Hz
4）测试操作
①被测天线方发射一个未调制载波：
首先，用户将被测天线的控制系统置于手动位置，功放、MODEM置于待发位置。按照卫星公司所规定的频率和EIRP电平，极化方式用户方听从卫星公司现场测试人员的指令，发射一个未调制载波，即纯载波；卫星公司现场测试人员对被测试方进行测试频率的确认和EIRP电平的调整。根据现场实际情况，卫星公司现场测试人员会要求用户对被测试方天线的方位、仰角、极化进行微调，进一步确认被测天线的指向和极化精度。确认完毕，便正式执行测试项目。
②发射交叉极化隔离度测试：根据卫星公司现场测试人员（以后表示为公司测试人员）的指令，发射一个公司测试人员规定的极化、频率和EIRP的未调制载波，然后，根据公司测试人员的指令分别旋转被测天线的方位角、仰角。发射交叉极化隔离度的测试，虽然，根据表2-5一般选择近角测量角度范围，公司测试人员要求大于规定值，这主要便于测试，但须根据实际俯仰角，对方位角测量范围进行修正。例如：Ku波段近角测试范围为±1.5°，公司测试人员一般选择±5°，这个角度介于近角与远角之间。
发射交叉极化隔离度测试，可采用单转发器法或双转发器法，前者辅助测试地球站仅接收同极化转发器的信号，但分别调整被测天线极化角，找到所接收信号的峰值和谷值，两值之差即为发射交叉极化隔离度；后者通过调整极化角，先使从反极化转发器接收到的信号电平达到最小值，然后测量同极化转发器的接收信号电平，两值之差经修正后方可作为发射交叉极化隔离度交叉极化方向图。
由于测试方是公司测试人员，故整个测试过程由公司测试人员掌控，他们分别由电脑记录绘制被测天线方位近角交叉极化方向图和仰角近角交叉极化方向图，根据交叉极化方向图算出交叉极化隔离度。
③同极化窄角方向图测试：根据公司测试人员的指令，发射一个公司测试人员规定的极化、频率和EIRP的未调制载波，然后，根据指令分别旋转被测天线的方位角、仰角。同极化窄角方向图的测试，公司测试人员要求大于规定值，但必须根据实际俯仰角，对方位角测量范围进行修正。例如：Ku波段窄角测试范围为±1.5°，公司测试人员一般选择±5°。卫星公司现场测试人员分别由电脑记录绘制被测天线方位窄角主极化（同极化）方向图和仰角窄角主极化（同极化）方向图，记录旁瓣电平。根据同极化窄角方向图，可测量天线3dB波束宽度及第一旁瓣电平。从窄角主极化（同极化）发射方向图也可算出天线的发射增益。
波束宽度法：读取发射方向图方位、俯仰上的-3dB波束宽度，利用公式：
GT=K/（AZ-3dB×EL-3dB） （2-3）
式中，AZ-3dB为方位方向图的-3dB波束宽度（修正值）；EL-3dB为俯仰方向图的-3dB波束宽度；K为介于23000～31000之间的因子，取27000。
④同极化宽角方向图测试
同极化宽角方向图测试方法与同极化窄角方向图测试方法基本相同，仅测量的角度范围不同，这里不再赘述。公司测试人员要求大于规定值，但须根据实际俯仰角，对方位角测量范围进行修正。例如：Ku波段宽角测试范围为±8°；公司测试人员一般选择±10°。根据同极化宽角方向图，可测量天线超过旁瓣包络指标的旁瓣峰值点，及可读出天线偏轴发射增益90%的旁瓣峰值是否符合G（θ）=29-25lg（θ）dB技术指标。
根据上述测试应该得出主极化窄角、宽角方向图和交叉极化窄角方向图，方位、俯仰共六张图。表2-6是Ku频段1.5m卫星天线用户地球站天线方向图测试结果，记录了：所使用的卫星、测试时间、被测天线的参数和地球站的信息、卫星公司CSM测试站信息以及测试结果。
表2-6 用户地球站天线方向图测试结果
（续）
图2-34a～图2-34f是Ku频段1.5m卫星天线用户地球站测试的天线方向图，分别为：俯仰交叉极化方向图、方位交叉极化方向图、俯仰远角方向图、方位远角方向图、俯仰近角方向图和方位近角方向图，是六张符合卫星公司要求的天线入网测试方向图。