隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星通信裝備使用日益廣泛，已經(jīng)由過去的配角走向了前臺，成為信息通信保障的重要手段。由于衛(wèi)星通信是頻段最高的無線通信手段，高頻微波信號傳輸過程中具有低頻信號所沒有的特性，這些特性對于不具備電磁場理論等知識的操作使用人員晦澀難懂，極化就是其中最突出的一個特性。通過對各級衛(wèi)星站操作人員知識狀況的調(diào)查顯示，大多數(shù)操作人員甚至工作多年的業(yè)務(wù)骨干，沒有極化的概念，天線極化調(diào)整隨意，造成極化誤差大，給衛(wèi)星通信帶來嚴重危害，嚴重影響衛(wèi)星通信的保障效能。

　　一、極化的概念

　　由于電場和磁場的恒定關(guān)系，一般用電場矢量的空間取向作為電磁波極化方向。極化可以通俗理解為電磁場的振動方向，類似于光的偏振方向，當衛(wèi)星站接收極化與衛(wèi)星發(fā)射極化一致時，就可以最高質(zhì)量地接收到衛(wèi)星信號，否則接收信號微弱或完全接收不到信號，造成通信效能低下或通信中斷。同理，當衛(wèi)星站發(fā)射極化與衛(wèi)星接收極化一致時，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器就可以最高質(zhì)量地接收到衛(wèi)星站信號，否則導致衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收信號微弱或無法接收地面信號。可以通俗理解為，電磁波中電場矢量振動方向與波導窄邊一致，衛(wèi)星通信中的極化方向可以通過波導的窄邊進行判斷。由于天線饋源組件中，發(fā)射極化與接收極化具有固定的相互垂直關(guān)系，一般以接收波導的極化方向代表極化方向，因此，發(fā)射垂直極化波和接收水平極化波，稱水平極化，也叫正極化;同理，發(fā)射水平極化波和接收垂直極化波，稱垂直極化，也叫反極化。標準極化方向(極化角為0度)時波導與地面的關(guān)系如圖1所示。圖1利用波導窄邊判斷標準極化示意圖極化調(diào)整角度：極化調(diào)整在±90°范圍以內(nèi)進行，相差180°極化方向相同，相差90°極化方向相反。

　　二、極化誤差的危害

　　衛(wèi)星站發(fā)射信號極化與衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的接收極化一致，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器通信天線接收信號最強;反之，衛(wèi)星站接收信號極化與衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)射信號極化一致，衛(wèi)星站天線接收信號最強。所以，調(diào)整衛(wèi)星站極化與衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器極化一致時通信質(zhì)量最高。極化誤差危害主要體現(xiàn)在如下兩個方面：一是干擾反極化同頻段轉(zhuǎn)發(fā)器正常工作;二是極化誤差造成信號損失，降低了通信質(zhì)量。

　　三、極化調(diào)整方法

　　極化計算公式：，p為極化角，α為衛(wèi)星波束中心經(jīng)度，β衛(wèi)星站經(jīng)度，θ為衛(wèi)星站緯度;當衛(wèi)星波束中心經(jīng)度與星下點經(jīng)度相差不大時或無法知曉衛(wèi)星波束中心經(jīng)度時，常用衛(wèi)星星下點經(jīng)度代替衛(wèi)星波束中心經(jīng)度α進行計算;當不具備計算條件時，極化角計算可以進一步簡化為：P≈α-β，用衛(wèi)星星下點經(jīng)度與衛(wèi)星站經(jīng)度之差粗略表示極化角，一般用于機動站快速對星。從以上公式可以看出，當兩者經(jīng)度相同α=β即時，極化角為0°，這時衛(wèi)星站方位幾乎為正南方向，俯仰最高;兩者經(jīng)度不同即α≠β時，極化角不為0°，這時衛(wèi)星站方位偏離正南方向，俯仰隨之降低;兩者經(jīng)度不同且相差較大時，即α≥β或α≤β時，極化角值較大，此時衛(wèi)星站方位遠遠偏離正南方向，俯仰更低。因此極化角與方位角、俯仰角具有聯(lián)動性;同時，極化角有正值、負值之分，正值代表一個方向，負值代表相反的方向。便攜站和車載站等機動站通常配置前饋天線，固定站配置后饋天線，二者極化方向的判斷方法一致。假定觀察者從天線主面的后部，朝向衛(wèi)星方向看去，正值為逆時針旋轉(zhuǎn)的角度，負值為順時針旋轉(zhuǎn)的角度，調(diào)整口訣通俗理解為“以正南為基準，左轉(zhuǎn)左偏，右轉(zhuǎn)右偏”。因此，極化調(diào)整分為兩步：一是根據(jù)使用的極化方式調(diào)整到標準極化位置(即標準垂直或水平位置);二是根據(jù)計算的極化角，左右旋轉(zhuǎn)饋源調(diào)整極化到最佳位置鎖定。衛(wèi)星通信發(fā)射頻率通常高于接收頻率，頻率越低波導越粗，接收波導比發(fā)射波導粗，因此以衛(wèi)星站接收極化調(diào)整為例，介紹極化角調(diào)整方法，其一般方法如圖2所示。圖2利用接收波導窄邊判斷和調(diào)整接收極化示意圖上圖中，1表示接收水平極化波、極化角30°的調(diào)整方法：從虛線位置(標準水平極化位置)逆時針旋轉(zhuǎn)30°到實線位置。2表示接收水平極化波、極化角為-30°的調(diào)整方法：從虛線位置(標準水平極化位置)順時針旋轉(zhuǎn)30°到實線位置。3表示接收垂直極化波、極化角30°的調(diào)整方法：從虛線位置(標準垂直極化位置)逆時針旋轉(zhuǎn)30°到實線位置。4表示接收垂直極化波、極化角為-30°的調(diào)整方法：從虛線位置(標準垂直極化位置)順時針旋轉(zhuǎn)30°到實線位置。常用極化調(diào)整方式有三種：第一種是標準站指導法：待測衛(wèi)星站發(fā)射單載波信號，在方位、俯仰調(diào)整準確的前提下，根據(jù)標準站指令調(diào)整極化，直到滿足要求為止，交叉極化隔離度一般要求大于30dB，此方法一般固定站采用。第二種是峰值法：利用衛(wèi)星信標、標準站發(fā)射的單載波信號或本站發(fā)射的單載波信號，通過接收該頻率信號，觀察頻譜儀信號電平、觀察調(diào)制解調(diào)器信噪比或觀察信標跟蹤接收機AGC電壓等方法，標記極化旋轉(zhuǎn)各點位信號大小，然后取中間信號最高位置、確定峰值點位，準確調(diào)整極化，如圖3所示，此方法一般有良好測試條件的車載站采用。圖3峰值法調(diào)整極化方法示意圖圖3中調(diào)整極化，當極化角度調(diào)整到30°時，信號強度為12，繼續(xù)沿著該方向旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過信號強度24附近一段區(qū)域，繼續(xù)沿著該方向調(diào)整，信號開始降低，信號強度再次降低為12時，這時的極化角度為80°，則信號最強處應(yīng)在30°至80°的中間位置，即(80-30)/2+30=55處。將極化角度調(diào)整到55°，極化大致調(diào)整準確。峰值法，也稱為中間點法，該方法也是調(diào)整方位角和俯仰角的基本方法，是衛(wèi)星通信中對星的基本方法。第三種是估算調(diào)整法：第一步根據(jù)使用的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器極化要求，將饋源調(diào)整到標準極化位置;第二步計算極化角即星下點經(jīng)度減去衛(wèi)星站經(jīng)度之差，可以忽略正負;第三步調(diào)整極化，根據(jù)方位是正南偏西或偏東，逆時針或順時針旋轉(zhuǎn)饋源到計算角度位置即可。此方法通常使用于便攜站等不具備任何測試條件的衛(wèi)星通信站型。

　　四、極化調(diào)整中的注意事項

　　1.線極化才有極化調(diào)整，圓極化無需極化調(diào)整。2.使用單極化衛(wèi)星資源時，由于通信衛(wèi)星沒有反極化轉(zhuǎn)發(fā)器，在能夠構(gòu)成正常通信的情況下，可以允許較小范圍的極化誤差;在使用雙極化衛(wèi)星資源時，需要按照通信衛(wèi)星運營商要求準確調(diào)整極化。3.固定站和車載站發(fā)射功率較大，極化偏差會造成嚴重的反極化干擾，應(yīng)盡量準確調(diào)整極化方向，便攜站功率較小，天線口徑較小，造成的反極化干擾危害相對較輕，極化誤差的危害相對較弱。4.轉(zhuǎn)星后要及時調(diào)整極化;使用反極化轉(zhuǎn)發(fā)器后要及時調(diào)整極化;當衛(wèi)星站位置變化較大時，需要重新調(diào)整極化。5.極化調(diào)整范圍為±90°，不可過度旋轉(zhuǎn)饋源，以免造成連接電纜或軟波導損壞。6.由于收發(fā)極化相互正交的固定關(guān)系，極化誤差表現(xiàn)為發(fā)射、接收極化同時出現(xiàn)，造成發(fā)射、接收信號均減小，自發(fā)自收狀態(tài)下反映更明顯，可用射頻環(huán)方式判斷極化誤差故障。7.調(diào)整極化時嚴禁隨意發(fā)射信號，以免干擾反極化轉(zhuǎn)發(fā)器正常工作，需要發(fā)射信號調(diào)整極化時，必須嚴格按照分配的頻率和電平操作。

　　《衛(wèi)星通信極化誤差危害調(diào)整方法》來源：《信息系統(tǒng)工程》，作者：惠鵬 李波 李紅衛(wèi)