杨伟娟

（作者单位：国家新闻出版广电总局722台）



卫星接收天线加热除雪融冰系统简介

杨伟娟

（作者单位：国家新闻出版广电总局722台）

摘 要：本文根据自身的维护经验，分析卫星接收天线上的积雪和结冰，对天线接收传输能力造成的危害，介绍加热法除雪融冰系统的设计方案和性能特点以及该系统投入运行后的使用效果，以供参考。

关键词：雪衰；加热组件；测温单元；控制器

卫星接收天线是卫星通信的重要设备，是广播发射台站接收电磁波实现信号转换的重要装置。在广播发射台站卫星接收天线一般是节传机房的室外单元，是节传机房维护的重点部分。在我国北方大部分地区，冬季下雪时，气温可低至-20℃，甚至更低，即使南方地区也会不时遭遇低温、大雪等极端天气。积雪和结冰会造成卫星天线反射面的变形，导致电磁波信号无法准确聚焦反射到馈源波导面的中心区域，使天线增益大幅降低，信号质量大幅下降，甚至中断。冰雪等介质对电磁波信号产生散射作用也会对信号造成衰减。

在以往的维护中主要采取人工除雪的方法，但由于卫星天线口径大，距离地面高，在这种严寒的冰雪天气人工除雪不但难度大，工作艰苦，且非常危险，容易造成人员受伤，同时效果也不理想。随着卫星通信技术的飞速发展和维护水平的不断提高，为卫星天线加装加热除雪融冰系统无疑成为了解决这一问题的理想方案。

1 系统设计方案

该系统在物理结构上可分为加热保温组件、测温传感单元、控制器、网络设备和远程监测软件5部分。系统通过测温探头传感器监测天线表面的温度，并通过控制器根据实际测量的温度情况控制扇区加热膜，保证天线表面温度维持在0℃以上，在冰雪天气确保天线表面冰雪融化，避免积雪或者结冰情况发生。控制器之间用以太网连接，并可以通过远程监测软件监测系统的运行情况和系统参数的设置。

加热保温组件是在天线主反射面背面安装电热板，并在电热板外表面覆盖一层保温材料，减小加热板产生的热能对外的辐射，降低能耗。加热板是由镍洛合金电热丝和硅橡胶高温绝缘布组成，它具有加热快、效率高、抗老化、防水和阻燃等特点，且质量轻薄，可根据实际需要裁剪成各种大小和形状。保温层采用密闭式发泡结构的橡塑发泡保温材料制成，这种材料导热系数小，具有良好的绝热效果，在天线反射面背面加热板外覆盖一定厚度的橡塑保温材料，可以大大减少热能的损失，降低能耗，提高效率。

测温传感单元是将天线的扇面分为若干个区域，每个区域使用3个温度测量探头，测量该区域天线表面的温度，并通过数据总线将测量所得的数据传输到控制器，以便控制器根据实际测量的温度调度相应区域加热板加热。

控制器可将测温传感单元测量的温度数据和温度设定值进行比较，根据比较结果对每个温度区域的发热组件的运行功率进行独立调度，起到节能效果。每个控制器控制5个分区，每分区含1个加热组件，3个温度探头。控制器间使用100Base-T以太网连接。4.5m天线分为12个区，使用3个控制器进行控制。3.7m天线使用2个控制器。2.4m用1个控制器。

远程监测软件主要功能是，远程PC对控制器进行远程管理和控制器上报天线终端的运行状态数据。天线终端使用以太网接口和PC机连接，控制器可以通过远程监测软件上报各个温度区域的运行状态数据，如天线表面温度、发热板温度、工作功率等。PC终端可以通过远程监测软件对控制器的各种参数进行设置，达到远程操作的目的。

2 系统性能

该系统在天线与天线，设备与设备之间用以太网连接，相互通讯，数据交换，统一管理，对温度、供电功率和输出功率等参数智能控制。多副天线加热系统还组成一个阵列式系统，统筹功率调度，通过控制总功率和每副天线的功率，保证既不会超过总设定功率，又可以合理进行功率分配。

系统控制器可以提供恒温模式、功率限制模式、自动模式和强制加热模式4种工作模式，供使用者选择。恒温模式是保证天线温度稳定，在降雪量较小，持续时间长的情况下，使用该模式效果较好；功率控制模式是天线循环加热，保证功率不超过限制值，在降雪量较大的情况下使用该模式可以节能高效的完成除雪融冰工作；自动模式是超过总供电功率时，自动由恒温模式切换到功率限制模式，对整个系统起到保护作用；强制加热模式是设置物理开关，在雪情严重威胁到天线正常工作时，可手动切换到强制加热模式。

该系统对温度、电压号功率都设计了保护功能，每个控制器都设置了功率上限，当功率达到设计功率后将自动关机，防止超负载运行造成设备损坏。温度保护方面是当温度达到系统设置温度上限后自动停机，防止温度过高，造成损失。整个系统运行安全稳定，可达到最高加热温度为高于环境温度30℃；天线加温稳定时间高于环境温度20℃时升温稳定时间小于60min；天线加温达到设定温度时间高于环境温度20℃时升温时间小于30min。该系统还有一定的扩展能力，新的天线加热装置可与原系统无缝连接，实现加热功率再分配和最大功率限制。

3 结语

卫星天线加热除雪融冰系统的使用效果显著，值班人员在冰雪天通过远程控制终端，轻松完成卫星天线的除雪工作。解决了北方地区卫星天线上积雪清理难得问题，降低了雪衰对卫星通信造成的影响，为冰雪天气下卫星天线的使用与维护提供了保障。