9.0米电动卫星通信天线WTX9.0-6/4（14/12）型技术说明书贵州振华天通设备有限公司（4191厂）1、概述WTX9-6/4和WTX9-14/12型卫星通信天线是一种具有四口线极化频谱复用馈源系统的9米改进型卡赛格伦天线系统。
当天线朝天时，天线的轮廓尺寸为φ9m×10.3m。
整个天线具有效率高、旁瓣低、使用维护方便、抗风能力强、造形美观，刚性好，精度高的特点。
广泛用于C频段和Ku频段卫星通信地球站。
天线的主反射面均为实体铝板结构，主面直径为9m，副面直径为1.08m。
立柱式座架的设计允许方位连续转动140º，俯仰从5º~90º连续转动。
方位轴和俯仰轴由马达驱动，驱动速度为0.03º/秒和0.1º/秒两种。
馈源系统的极化轴也由马达驱动，驱动速度为1.5º/秒，转动范围为180º。
步进跟踪系统由室内天线控制单元、室外马达控制器、变频器和信标接收机组成。
轴角显示分辨率为0.01º，跟踪精度为0.06º，步进跟踪系统能使天线随时准确地对准卫星。
本天线的外型图见图1.1。
图1.12、天线的主要技术参数天线主要技术参数与性能指标项目名称参数指标WTX9.0-4/6 WTX9.0-12/14 C波段Ku波段接收发射接收发射一、电气性能指标1．工作频率（GHz） 3.625～4.2 5.825～6.425 10.95～12.75 14.00～14.50 2．增益（dB）50.1 53.2 59.2 60.4 3．驻波≤1.25：1 ≤1.25：14．波束宽度(-3dB) 0.513°0.359°0.185°0.159°5．天线噪声温度(仰角10°) 37°K57°K (仰角20°) 32°K 48°K6．G/T值（dB/K）(T LNA=60K) 30 38.4dB/K7．极化方式四端口或二端口线极化8．馈源插入损耗(dB) 0.2 0.25 0.409．收发隔离度(dB) ≥8510．交叉极化隔离度(dB) ≥3511．第一旁瓣(dB) -1412．广角旁瓣符合CCIR-580-4标准13．功率容量(KW) 5 1 14．馈源接口CPR－229F CPR－137G WR-75 WR-75 二、机械性能指标天线口径9000 mm转动范围方位±70°俯仰5°～90°跟踪速度0.03°/S跟踪精度0.06°/S 三、环境特性1．工作风速35m/s 2．不破坏风速55m/s 3．环境温度－50ºC—+60ºC 4．雨降10cm/h 5．阳光辐射1000kcal/h㎡6．相对温度0%—100% 7．裹冰 2.5cm 8．使用寿命：8年抗风能力保精度工作稳态风20m/s，阵风27m/s.降经度工作稳态风25m/s，阵风30m/s，降雨50mm/h. 保全条件阵风55m/s，天线朝天锁定.天线重量3500三、天线的机械说明WTX9-6/4和WTX9-14/12型卫星通信天线是一种改进型卡塞格伦天线系统采用高精度实体反射面及立柱式座架。
方位可连续转动140°，俯仰从5°到90°连续转动。
方位轴和俯仰轴均可由马达驱动，驱动速度均为0.03°/秒和0.1°/秒两种，馈源套筒上装有调整机构，能使极化轴转动±90°极化轴也由马达驱动，驱动速度为1.5°/秒。
天线上装有避雷装置，限位保护装置以及扶梯，工作平台等机构，以便于天线的安全使用。
图1.21、主反射面主反射面口面直径为9米，整个反射面面板采用30块可调整的单块面板组成，分为内外两圈，外圈20块，内圈10块。
单块面板由δ=2mm的铝板经蒙皮拉伸成型，后面配有经淬火成型的Z型铝筋条。
30块单块面板由20片辐射梁组成的主力骨架支撑着。
辐射梁采用钢板冲制的槽型件制成，单块面板与辐射梁之间有220个调整螺杆，以便天线安装完毕后对整个反射面进行精调。
辐射梁固定在一个直径为2米的中央圆筒上，形成一个强度很好的刚体。
2、副面及其支撑装置副反射面用δ=2mm的铝板旋压成型。
简单的副面调整机构可对副面进行轴向和横向的调整，整个副反射面由四根平椭圆管支撑，支撑杆穿过主反射面的面板连接到辐射梁上。
3、馈源支撑调整装置馈源支撑调整装置一方面对馈源系统起支撑作用，另一方面又可对馈源系统进行极化调整,调整的范围为±90°,调整的方式有手动和电动两种。
4、座架天线座架系"圆筒推磨"式，该座架美观大方，结构简单，可靠。
整个座架主要由一个直径为φ760mm的立柱构成，各种支耳，轴头检测标准均焊于立柱上，利用大型精密设备一次加工而成。
5、方位,俯仰传动机构方位、俯仰传动机均系二级圆柱齿轮副，一级蜗轮蜗杆以及一级螺旋副构成的减速装置组成。
这种减速装置的螺旋丝杠上的推拉力可达35吨。
由于这种机构本身是自锁的。
故天线可以在任何位置上制动。
减速器由具有两种速度的电动机驱动，在减速器的另一端备有一个手动摇把。
6、基础天线的基础是为安装固定天线而设计的，板形基础的尺寸为 6.7×6.7×0.6立方米。
整个基础能保证天线在60米/秒风速的情况下确保安全。
基础布置见图3.1，基础的具体设计由用户负责，本厂将提供基础预埋件，本基础对每一基础的受力要求是（控制箱基础除外）：抗压力为30000kg抗拔力为25000kg抗剪力为20000kg要求基础5年内不均匀下沉不超过1mm。
基础的四周要求有避雷边线，边线的走法由电力设计部门确定，要求整个天线的接地电阻小于5Ω。
基础表面的平面度要求为±2～3mm,基础上的预埋螺栓定位尺寸要求误差不得超过±2mm，A，B，C三基座的标高在同一平面内，误差不得超过± 1mm。
图3.17、辅助部分操作平台天线立柱上安装有约1.2平方米的操作平台供有关工作人员使用，四周有护拦，安全可靠。
梯子操作平台上悬挂着一个长约2.0米的梯子供有关工作人员使用。
雷电保护系统两个避雷针用以保护天线，一个装于主反射面的最高点，另一个装在付反射面支撑点上。
天线本身可以看作最初通向地面的低阻抗通路。
在方位轴和俯仰轴处跨接有接地铜带，以免雷电袭击时方位和俯仰轴出现熔焊现象。
四、馈源系统该馈源系统为接收,发射均属双线频谱复用的C波段馈源系统。
接收工作频段为3.625～4.2GHz，发射工作频段为5.850～6.425GHz。
1、馈源系统的组该馈源系统由下述主要部分组成:a.波纹喇叭b.六通c.阻发滤波器d.魔Te.组合波导f.发射正交模耦馈源系统的方框图见图4.1为了防止潮气和灰尘进入馈源系统内，需要在馈源内部维持一个干燥空气的正压力。
压力的上限≤0.034个大气压。
压力过大时，充气机的上限阀门工作，充气停止。
而压力低于下限时，下限阀门工作，充气机进行充气。
2、波纹喇叭波纹喇叭具有一个电场为零的电抗表面，喇叭中的HEll混合模使之具有轴对称分布的口径场，从而使波纹喇叭在宽频带内具有等化性能良好的E-面和H-面方向图，并具有低的旁辨和低的交叉极化。
波纹喇叭的这些优良性能，使其成为卫星通信地面站天线最理想的初级馈源。
喇叭用铝铸体加工而成，喇叭口面用厚度为0.15mm的聚四氟乙稀薄膜密封，它可承受0.034个大气压的相对气压。
3、频谱复用网络波纹喇叭与激励段除外的馈源系统为频谱复用网络。
该网络为双线极化4口频谱复用网络。
首先利用六通中的小口径圆波导对接收频段截止，对发射频段高通的特性，以及六通上四个侧臂口及四个侧臂中的阻发滤波器对接收频段的低通特性，将接收和发射两种信号分开，然后，利用发射正交模耦合器，将发射信号分为水平信号和垂直信号，利用六通上四个侧臂口的正交性及两个接收魔T，将接收信号也分为水平信号和垂直信号，从而使该网络既能接收水平与垂直两种正交的线极化接收频段信号，又能产生水平与垂直两种正交的线极化发射频段信号。
该网络的特点是纵向尺寸小，对需要装配频谱复用馈源的小口径天线特别有利。
在该网络中加上接收，发射两个线圆极化变换器，即可使天线成为双圆极化频谱复用网络，以该网络为基础，略加改进，即可变成独具特色的双圆兼双线极化频谱复用网络。
4、射频波导接口馈源系统的射频波导接口的极化状态如图4.3所示,其中,C波段接收输出口(Rx1,Rx2)为BJ-40(WR-229)波导和CPR-G229法兰，发射输入口（Tx1，Tx2）为BJ-58（WR-159）波导和CPR-G159法兰；Ku波段见性能表。
5、馈源系统的射频性能典型的C波段馈源系统射频性能如表4.1所示,下面对若干主要性能予以说明。
（1）电压驻波比C波段馈源系统在接收和发射的要求频带内的电压驻波比(VSWR)将小于1.3：1，典型的性能如表4.1所示。
（2）端端隔离发射端口之间的隔离取决于发射正交模耦合器两支路之间的正交性，保证值为30dB，典型值为35dB。
C波段接收端口之间的隔离由4/6GHz六通的四个侧臂口的正交性所控制此项隔离的最小值为30dB。
发射端口与接收端口之间的隔离是由六通中的小口径圆波导对接收频段的截止特性及组合臂中的阻发滤波器对接收频段的低通特性所决定的，该项隔离至少为30dB，为进一步提高接收口对发射口的隔离，在两条合成接收支路中，各增加了一个阻发滤波器，以保证收发隔离度大于80dB。
（3）交叉极化隔离天线的交叉极化主要由馈源喇叭的交叉极化所控制，该项指标的轴向值优于35dB，实际喇叭的轴向交叉极化隔离可达38dB以上。
五、天线的射频性能1、天线的主、副反射面轮廓的电气设计天线的主、副反射面轮廓是用现代最先进的方法进行设计的。
为使天线其有宽频带工作的特性，天线主、副反射面轮廓是按通用的几何光学法进行设计的。
为使天线既具有最高的天线效率，又具有尽可能低的旁辨和天线噪声温度，利用特殊的方法对天线的增益、效率、全方向图及噪声温度等诸电气性能进行了全面的理论估算，以便对天线的诸原始参数进行优选，使之达到最佳设计状态。
所有的电气设计计算都是在大容量高速电子计算机上进行的。
如此获得的光学几何可用于C与Ku两个频段。
天线的光学几何如图5.1所示。
图5.1 9米天线的光学几何关系图2、增益性能以馈源入口为参考面的天线总效率或增益取决于下述效率因子。
η1 ：副反射器漏失效率η2 ：主反射器漏失效率η3 ：副反射器遮挡效率η4 ：支杆遮挡效率η5 ：口面照射效率η6 ：表面均方根误差效率η7 ：馈源反射效率η8 ：馈源损耗效率C波段接收、发射频段各种效率的理论估算结果示于表5.1和表5.2。