偏振切換: 縦/横および円極偏振LNBの作業原理と稼働ヒント

はじめに

衛星通信では、スペクトル効率を向上させるために偏波多重方式を採用しており、同じ周波数で2つの独立した信号を伝送できます。線形偏波は水平（H）と垂直（V）をカバーし、円偏波は左旋円偏波（LHCP）と右旋円偏波（RHCP）を含みます。多くの現地受信異常は、偏波識別誤り、偏波切り替え失敗、LNB偏波角のずれに起因します。本稿では、線形および円偏波LNBの基本的な動作メカニズムを分析し、現地でのコミッショニングおよびトラブルシューティングのための偏波切り替えロジックと実用的なガイドラインをまとめます。

水平偏波（H）：電磁波の電界ベクトルが地面に対して平行に走ります。垂直偏波（V）：電界ベクトルが地面に対して垂直に走ります。衛星受信機は、LNBの内部偏波切り替えユニットを制御してH/V信号を選択するために、13V/18VのDCを出力します。この方式は、CバンドおよびKuバンドの放送・通信衛星システムで広く採用されています。

円偏波電磁波では、電界ベクトルが時間とともに連続的に回転し、LHCPとRHCPに分類されます。円偏波LNBは、90°位相器を内蔵しており、2つの直交する線形偏波信号を位相処理して円偏波RF信号を合成します。円偏波は、アンテナの機械的な傾きや地上の電磁干渉に対する感度が低く、気象衛星や一部のアジア太平洋通信衛星で一般的に使用されています。円偏波LNBは、13V/18V DC制御による偏波切り替えをサポートしていません。.

線形偏波受信システムでは、受信機は13V/18VのDC制御電圧を供給し、LNB内部の偏波プローブまたはリレーを動作させて、後続処理のために水平または垂直偏波経路を選択します。このDCレベルは、RF信号ではなく制御信号として機能します。

注：一部のマルチ出力LNBでは、13V/18V制御とは無関係に、ポートごとに固定の偏波が割り当てられています。

1. ディッシュのフィードホーンが衛星RF信号を収集します。フィードホーン内の2つの直交プローブが、それぞれ水平偏波および垂直偏波の電磁波を捕捉します。

2. 衛星受信機は、同軸ケーブルを介してLNBに13V/18VのDC制御電圧を供給します。

3. LNB内部のスイッチは、入力DCレベルに応じて対応する偏波経路をアクティブにし、選択された信号を低ノイズアンプに供給します。

4. RF信号は混合され、中間周波数（IF）信号にダウンコンバートされ、同軸ケーブルを介して受信機に戻されます。

典型的な症状：チャンネル切り替え中に一部のトランスポンダから信号がない。この障害は通常、内部偏波リレーの故障またはフィードホーンプローブの物理的なずれが原因です。

1. フィードホーンは、2つの直交する線形偏波RF信号を同時に捕捉します。

2. LNB内蔵の位相器が、一方の信号経路に90°の位相オフセットを導入します。

3. 90°の位相差を持つ2つの直交信号が結合され、LHCPまたはRHCPの円偏波波を生成します。

4. 円偏波LNBは、LHCPまたはRHCPのいずれかに工場出荷時に固定されています。回転方向は受信機電圧では変更できず、回転方向を切り替えるにはLNBハードウェア全体の交換が必要です.

重要なお知らせ：円偏波LNBは線形偏波衛星信号を受信できず、線形偏波LNBは円偏波信号を復調できません。これらのハードウェアタイプは相互に交換できません。

• 偏波角キャリブレーション：LNBをフィードホーン軸を中心に回転させます。単に水平または垂直の向きにマウントするだけでは不十分です。偏波角は、衛星軌道経度とサイトの緯度/経度から計算されます。わずかな角度のずれでも、著しい信号減衰を引き起こします。
• 電圧確認：マルチメータを使用して同軸ケーブル上のLNB供給電圧を測定します。H/Vチャンネルを切り替える際に、13Vと18V DCの間で正常に切り替わることを確認します。静的な電圧は、受信機または同軸リンクの障害を示します。
• ポート配線チェック：ツイン/クアッドマルチ出力LNBの場合、一部のポートは固定偏波にハード割り当てされています。設置時には、データシートのポート定義を厳守してください。
• 障害診断：一方の偏波で信号が完全に失われ、もう一方が正常に機能する場合、通常はLNB内部の偏波リレーの故障を示します。

• 衛星の回転仕様を確認：対象衛星がLHCPまたはRHCPを採用しているか確認します。一致する回転方向のLNBを選択する必要があります。2つの回転方向のハードウェアは相互に交換できません。
• 偏波角回転は不要：円偏波LNBは、回転偏波角オフセットを必要としません。アンテナの方位角と仰角の調整のみが必要です。
• 混合ハードウェアの組み立て禁止：線形偏波フィードホーンと円偏波LNBを組み合わせないでください。著しい信号損失と復調失敗が発生します。
• 典型的なトラブルシューティング：信号レベルは高いがSNRがほぼゼロ。まず、LNBの回転方向が衛星仕様と一致しているかクロスチェックしてください。

• 信号は存在するが一部のトランスポンダが欠落している：偏波角の点検と受信機の偏波切り替え電圧の確認を優先してください。
• 全周波数帯で信号が弱い：アンテナの取り付け精度、フィードホーンの取り付け状態、同軸ケーブルの損失を確認してください。
• 偏波切り替え中に受信機出力電圧が変化しない：受信機の構成、同軸ケーブルの短絡、Fコネクタの接触状態を点検してください。

線形偏波システムは、受信機からの13V/18V DC出力によりH/V切り替えを実現し、正確なLNB偏波角キャリブレーションが必要です。円偏波は、内部位相器による信号合成に依存しており、回転方向は工場出荷時に固定されており、電圧制御では変更できません。ほとんどの現地受信障害は、偏波パラメータの不一致、角度のずれ、または偏波切り替えコンポーネントの故障に起因します。コミッショニングの前に、必ず対象衛星の偏波仕様を確認し、線形偏波と円偏波のハードウェアを区別し、電圧測定と角度キャリブレーションでシステムアライメントを完了してください。

注

1. 円偏波LNBの回転方向を変更するには、物理的なハードウェア交換が必要です。受信機の設定では実現できません。

2. 一部のマルチ出力線形偏波LNBは、13V/18V制御とは無関係に固定偏波ポートを備えています。常に製品データシートを参照してください。