Polarisationswechsel: Arbeitsprinzip und Anwendungsempfehlungen für LNB mit horizontaler/vertikaler und kreisförmiger Polarisierung

Einleitung

Satellitenkommunikation nutzt Polarisationsmultiplexing zur Verbesserung der spektralen Effizienz, wodurch zwei unabhängige Signale über dieselbe Frequenz übertragen werden können. Lineare Polarisation umfasst horizontal (H) und vertikal (V), während zirkulare Polarisation linkszirkulare (LHCP) und rechtszirkulare (RHCP) Polarisation einschließt. Zahlreiche Anomalien bei der Feldempfangung entstehen durch falsche Polarisationsidentifizierung, fehlerhaftes Polarisationsumschalten und falsch ausgerichtete LNB-Polarisationswinkel. Dieser Artikel analysiert die zugrunde liegenden Betriebsmechanismen von linearen und zirkularen Polarisations-LNBs und fasst die Logik des Polarisationsumschaltens sowie praktische Richtlinien für die Inbetriebnahme und Fehlerbehebung vor Ort zusammen.

Horizontale Polarisation (H): Der elektrische Feldvektor der elektromagnetischen Welle verläuft parallel zur Bodenebene. Vertikale Polarisation (V): Der elektrische Feldvektor verläuft senkrecht zur Bodenebene. Der Satellitenempfänger gibt 13 V / 18 V Gleichspannung aus, um die interne Polarisationsumschalteinheit des LNB für die H/V-Signalauswahl zu steuern. Dieses Schema wird in C-Band- und Ku-Band-Broadcast- und Kommunikationssatellitensystemen weit verbreitet eingesetzt.

Bei zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellen rotiert der elektrische Feldvektor im Laufe der Zeit kontinuierlich und wird als LHCP und RHCP kategorisiert. Ein zirkular polarisiertes LNB integriert einen 90°-Phasenverschieber zur Phasenverarbeitung von zwei orthogonalen linear polarisierten Signalen und zur Synthese von zirkular polarisierten HF-Signalen. Zirkulare Polarisation zeigt eine geringe Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Antennenneigungen und elektromagnetischen Störungen am Boden und wird häufig für Wettersatelliten und ausgewählte Kommunikationssatelliten im asiatisch-pazifischen Raum verwendet.Zirkular polarisierte LNBs unterstützen keine Polarisationsumschaltung über 13 V / 18 V Gleichspannungssteuerung..

In linearen Polarisations-Empfangssystemen liefert der Empfänger eine Gleichspannungssteuerung von 13 V / 18 V, um die interne Polarisationssonde oder das Relais im LNB zu betätigen und entweder den horizontalen oder vertikalen Polarisationspfad für die weitere Verarbeitung auszuwählen. Diese Gleichspannungsebene dient als Steuersignal und nicht als HF-Signal.

Hinweis: Bestimmte Multi-Output-LNBs weisen jedem Port eine feste Polarisation zu, unabhängig von der 13V / 18V-Steuerung.

1. Das Dish-Feedhorn sammelt die HF-Signale des Satelliten. Zwei orthogonale Sonden im Feedhorn erfassen horizontal und vertikal polarisierte elektromagnetische Wellen.

2. Der Satellitenempfänger liefert über das Koaxialkabel eine Gleichspannungssteuerung von 13 V / 18 V an das LNB.

3. Der interne LNB-Schalter aktiviert den entsprechenden Polarisationspfad gemäß der eingegebenen Gleichspannungsebene und leitet das ausgewählte Signal an den rauscharms Verstärker weiter.

4. Das HF-Signal wird gemischt und in ein Zwischenfrequenzsignal (ZF) heruntergemischt, das über das Koaxialkabel zurück zum Empfänger übertragen wird.

Typisches Symptom: Kein Signal von Teiltranspondern während des Kanalwechsels. Dieser Fehler wird normalerweise durch ein defektes internes Polarisationsrelais des LNB oder eine physische Fehlausrichtung der Feedhorn-Sonde verursacht.

1. Das Feedhorn erfasst gleichzeitig zwei orthogonale linear polarisierte HF-Signale.

2. Der eingebaute Phasenverschieber des LNB führt eine Phasenverschiebung von 90° in einem Signalpfad ein.

3. Zwei orthogonale Signale mit einer Phasendifferenz von 90° werden kombiniert, um linkszirkulare oder rechtszirkulare polarisierte Wellen zu erzeugen.

4. Zirkular polarisierte LNBs sind werkseitig auf LHCP oder RHCP verriegelt.Die Drehrichtung kann nicht durch die Empfängerspannung geändert werden; ein vollständiger Austausch der LNB-Hardware ist zwingend erforderlich, um die Drehrichtung zu ändern..

Wichtiger Hinweis: Zirkular polarisierte LNBs können keine linear polarisierten Satellitensignale empfangen, und linear polarisierte LNBs können keine zirkular polarisierten Signale demodulieren. Diese Hardwaretypen sind nicht austauschbar.

• Kalibrierung des Polarisationswinkels: Drehen Sie das LNB um die Achse des Feedhorns; montieren Sie es nicht einfach nur horizontal oder vertikal. Der Polarisationswinkel wird aus der Satellitenbahnlänge und der Standortbreiten-/längengrad berechnet. Eine geringfügige Winkelabweichung führt zu einer erheblichen Signalabschwächung.
• Spannungsprüfung: Messen Sie die LNB-Versorgungsspannung am Koaxialkabel mit einem Multimeter. Beim Umschalten zwischen H/V-Kanälen überprüfen Sie das normale Umschalten zwischen 13 V und 18 V Gleichspannung. Eine statische Spannung deutet auf einen Fehler im Empfänger oder in der Koaxialverbindung hin.
• Prüfung der Portverdrahtung: Bei Twin/Quad Multi-Output-LNBs sind einige Ports fest einer bestimmten Polarisation zugeordnet. Befolgen Sie bei der Installation strikt die Portdefinitionen im Datenblatt.
• Fehlerdiagnose: Vollständiger Signalverlust auf einer Polarisation, während die andere normal funktioniert, deutet normalerweise auf ein defektes internes Polarisationsrelais des LNB hin.

• Bestätigen Sie die Spezifikation der Satellitendrehung: Überprüfen Sie, ob der Zielsatellit LHCP oder RHCP verwendet. Ein LNB mit passender Drehrichtung muss ausgewählt werden; die Hardware für die beiden Drehrichtungen ist nicht austauschbar.
• Keine Drehung des Polarisationswinkels erforderlich: Zirkular polarisierte LNBs erfordern keine rotatorische Polarisationswinkelverschiebung. Nur die Ausrichtung von Antennenazimut und Elevation ist erforderlich.
• Verbot der gemischten Hardwaremontage: Montieren Sie kein linear polarisiertes Feedhorn mit einem zirkular polarisierten LNB. Dies führt zu erheblichen Signalverlusten und Demodulationsfehlern.
• Typische Fehlerbehebung: Hoher Signalpegel, aber nahezu null SNR. Überprüfen Sie zuerst, ob die Drehrichtung des LNB mit der Satellitenspezifikation übereinstimmt.

• Signal vorhanden, aber Teiltransponder fehlen: Priorisieren Sie die Inspektion des Polarisationswinkels und die Überprüfung der Polarisationsumschaltspannung des Empfängers.
• Schwaches Signal über alle Frequenzen: Überprüfen Sie die Genauigkeit der Antennenausrichtung, den Zustand der Feedhorn-Montage und den Verlust des Koaxialkabels.
• Empfängerausgangsspannung ändert sich nicht beim Polarisationswechsel: Überprüfen Sie die Empfängerkonfiguration, Kurzschlüsse im Koaxialkabel und die Integrität der F-Steckverbinderkontakte.

Lineare Polarisationssysteme realisieren H/V-Umschaltung über 13 V / 18 V Gleichstromausgang des Empfängers und erfordern eine präzise Kalibrierung des LNB-Polarisationswinkels. Zirkulare Polarisation basiert auf der Synthese von Signalen durch interne Phasenverschieber; die Drehrichtung ist werkseitig festgelegt und kann nicht durch Spannungssteuerung geändert werden. Die meisten Empfangsfehler vor Ort entstehen durch nicht übereinstimmende Polarisationsparameter, Winkelabweichungen oder defekte Polarisationsumschaltkomponenten. Vor der Inbetriebnahme sollten Sie immer die Polarisationsspezifikation des Zielsatelliten bestätigen, zwischen linearer und zirkularer Polarisationshardware unterscheiden und die Systemausrichtung mit Spannungsmessung und Winkelkalibrierung abschließen.

Anmerkungen

1. Um die Drehrichtung eines zirkular polarisierten LNB zu ändern, ist ein physischer Hardwareaustausch erforderlich; dies kann nicht über die Empfängerkonfiguration erreicht werden.

2. Einige Multi-Output-LNBs mit linearer Polarisation verfügen über fest polarisierte Ports, die unabhängig von der 13V/18V-Steuerung sind. Beachten Sie immer das Produktdatenblatt.