卫星天线防雨剂

　　雨衰是卫星通信、卫星电视的一大天敌，特别是在C、Ku、Ka等频段中尤为突出，在高频段卫星信号传输中显得更加棘手，防不胜防。 　　如今，King’s Rain Shield成为解决雨衰的有效方案。King’s RainShield中的“Rain Shield”是防雨剂的商品名“雨盾”，即防雨的盾牌，再加上公司的名称“King”，就成为了这个非常形象、好听的名字――天王雨盾。天王雨盾是由位于美国俄亥俄州Hilliard的KINGS Control公司在2004年发明并制造的。 　　 　　1、雨衰的形成原理 　　 　　 　　 　　雨衰是因为降雨和积雨而造成信号衰减的现象。 　　当电波穿过降雨的区域时，雨滴会对电波产生吸收和散射，故而造成衰减。雨衰的大小与雨滴半径与波长的比值有着密切的关系，而雨滴的半径则与降雨率有关。另外，雨衰的大小还与雨滴的物理模型、电波的极化方向、工作波长，接收地点的位置及海拔高度等有关。 　　雨衰对电波产生的影响主要是吸收衰减，大部分表现为热损耗。 　　雨衰因频段不同对卫星通信产生的影响不一样。雨衰对C频段衰减比较少，对Ku频段和Ka频段衰减比较严重。 　　雨衰随着降雨率的增大而增大。 　　据测试报告显示：雨滴的半径约在0．025cm～0．3cm之间时，当Ku频段波长在2．5cm左右，短时间内(数分钟)降雨的衰减可高达20dB，衰减量将使广播信号明显衰减，甚至暂时中断。 　　 　　2、雨衰的气象成因 　　 　　雨衰主要由积雨云、下雨、积雨、下雪和积雪造成。雨雪量的大小、速度、方向和雨雪颗粒的大小直接影响着雨衰的形成及程度。积雨层的厚度、密度影响雨衰的形成，有时不下雨，浓厚的积雨层也可造成雨衰。而下雨的过程和雨水沾挂天线和LNB上，将直接造成雨衰。下雪和雪层融化的时候，产生的残雪和水将沾挂在天线和LNB上，也会直接造成雨衰。 　　 　　3、雨衰形成的三个阶段 　　 　　一般意义上的雨衰形成有三个阶段(如图2)。 　　雨衰形成阶段分析： 　　第一阶段――积雨层至天线接收面或反射面。从积雨层到天线是一个漫长、受各种因素影响的过程，是造成雨衰的主要因素。没有有效方法防止、避免和克服这一阶段的雨衰。 　　第二阶段――天线接收面或反射面。天线面受雨雪量的大小和沾挂雨雪的多少直接影响。一般测试认为，天线口径的大小、仰角的大小也直接影响雨衰形成。 　　第三阶段――高频头防水罩。防水罩可以防水，但不能防止雨水的粘挂：雨水的沾摧将直接影响信号传输。 　　 　　4、雨衰的主观标准 　　 　　数字电视系统预警标准分为三个级别：一级为信号质量、信躁比明显下降，但还未有马赛克；二级为画面出现马赛克；三级为黑屏。 　　模拟电视系统预警标准分为五个级别：一级为图像不觉察有损伤或干扰存在；二级为图像有稍可觉察的损伤或干扰，但不令人讨厌；三级为图像有明显觉察的损伤或干扰，令人感到讨厌；四级为图像损伤或干扰较严重，令人相当讨厌；五级为图像损伤干扰严重，不能观看。 　　 　　5、雨衰预警级别 　　 　　雨衰预警的级别可根据图像质量损伤的主观评价分级。 　　在天线设计时，应考虑到雨衰的影响；对天线的波束图进行优化设计；对所接收卫星、频段的雨衰曲线进行计算，建立数学模型；雨衰预警可计算、查询本地所接收卫星的雨衰储备参考值表；采用较大口径的接收天线，增加天线天线罩等方法，可在一定程度上解决雨衰的问题，而使用天王雨盾则能更好地防止雨衰。 　　 　　6、天王雨盾简介 　　 　　雨衰影响卫星通信和卫星电视的正常通信，困扰卫星通信专家和用户。一般，大型通信地面站的常规解决方案是安装外罩，或者向顶棚上喷涂一些硅脂油，以使积水、积雪从喷涂面上滑落下来，虽然也很有用，但缺点是容易沾灰积尘，同样影响卫星通信。而小型卫星地面站和普通用户通常则无计可施。所以防水、隔水、避水的技术、产品，一直是发达国家研发的重点，意义重大。 　　高科技的交叉运用，促进科学的发展，化学专家和卫星通信专家合作，诞生新的科技，天王雨盾就是这种合作的结晶。90年代，高分子化学理论、技术和制备工艺的提高，多种新一代隔水产品应运而生。新型的防雨产品被运用在许多领域，天王雨盾就是其中之一。 　　天王雨盾以压缩液化形式存在，喷雾方式使用，被称为天线的保护神，它为天线添加了一层膜，有效保护了天线增益不受雨雪造成的雨衰干扰，效果显著。天王雨盾为美国专利，其理论、技术、制备工艺都保密，受美国法律保护，属美国禁止出口项目。 　　有卫星通信专家这样评价天王雨盾：我从事卫星工作将近20年，从未见过像天王雨盾一样有效的产品，它实在是令人惊喜。 　　 　　7、天王雨盾参数和使用方法 　　 　　天王雨盾的有效范围是雨衰形成阶段的第二阶段、第三阶段，即针对天线接收面、反射面和高频头的防雨。对于第一阶段积雨层至天线接收面或反射面无效；而天线至高频头之间距离的雨衰，因为距离短，可以忽略不计。 　　天王雨盾每罐的重量是750g，防雨有效期为1年，每次使用量约142g，一般每罐能使用4～7次。天王雨盾是安全、清洁的，适合当气温在摄氏温度10°～40°之间时使用。使用时先用水清洁LNB和天线上的污垢．待表面彻底干燥后，将天王雨盾上下摇动10秒，充分搅拌均匀，然后将其均匀喷涂在天线和LNB上，雨雪较大的地区喷厚一些，雨雪较少的地区则可以喷薄一些。天王雨盾适用于发射天线的发射面、上变频器，接收天线的接收面、反射面、下变频器．尤其适用于车用天线、船用天线等野外环境下的各类卫星天线。 　　 　　8、天王雨盾性能测试 　　 　　测试参数 　　目标：天线、高频头、支架使用天王雨盾的防雨效果 　　情景：(1)模拟大暴雨； 　　(2)大雪实况 　　器材：天线60cm Ku天线 　　部位：天线中心线为界，左半边为 　　A区使用天王雨盾，右半边 　　B区不用： 　　高频头防水罩： 　　天线支架 　　仰角：40° 　　防雨剂：天王雨盾 　　 　　(1)模拟大暴雨测试 　　用自来水管喷射成水幕，模拟大暴雨，雨水在天线上飞溅(如图3)。 　　大暴雨下，A区的雨水迅速凝聚、突起，形成水银样圆球水珠；B区沾挂大量雨水(如图4)。

　　天线支架上，喷有天王雨盾支架部分上水银样圆球水珠十分突出；没有喷天王雨盾支架的对照区，雨水粘连严重(如图8)。 　　 　　未喷天王雨盾的支架，可见大面积雨水粘连(如图9)。 　　测试结果： 　　雨水不沾挂天线和LNB；大雨中信号质量衰减10～20％；大雨停后，信号质量恢复正常；大雨不影响卫星与地面站的信号传输；信号质量均在极限通信值之上。 　　天线造型与天王雨盾防雨功能的关系：天王雨盾适用于大部分天线――正馈天线、偏馈天线、锥管天线和网状天线；车用、船用天线根据顶部造型，效果有所不同，圆顶的天线效果好，信号质量衰减最大30％，不超过极限接收值，平顶天线独特、漂亮的平顶不容易驱散、掉落雨水；平板天线只要有一定的角度，就能发挥天王雨盾的防雨功能的功能。 　　 　　(2)大雪实况测试 　　在天气预报降雪等级为大雪的气象条件下，天线接受天王雨盾的大雪防雪的测试(如图10)。 　　大雪1小时后，地面雪厚度5cm，天线A区没有积雪；B区天线下部开始有积雪(如图11)。 　　大雪2小时后，地面雪厚度10cm以上，天线A区与B 　　 　　天线局部防雪效果比较：天线A区除与B区交界处受B区牵连有积雪外，其他区域没有残雪；B区中部开始触化，下部仍积雪严重(如图14)。 　　大雪2小时后，天线A区已完全没有残雪；B区积雪开始融化(如图15)。 　　 　　测试结果： 　　大雪不沾挂天线和LNB，但A区与B区交界处易受B区牵连有积雪；在大雪的气象条件下天线信号质量衰减30％以上；B区积雪严重时信号质量衰减50％以上，并黑屏；大雪停后，信号质量逐渐恢复；大雪影响卫星与地面站的信号传输；信号质量不稳定，有时在极限通信值之下。 　　如天线面和LNB全部喷涂天王雨盾，天线不沾挂任何积雪；卫星与地面站的信号传输稳定，均在极限通信值之上。 　　天线仰角与大雪级别的关系：天线仰角与大雪级别成正比。天线仰角超过45°影响天王雨盾的功能和效果。 　　天线造型与天王雨盾防雪功能的关系：正馈天线的下部很难发挥天王雨盾的功能：平板天线的仰角超过45°效果不好；偏馈天线、锥管天线和网状天线效果比较好；车用、船用天线根据顶部造型的不同，效果有所不同，圆顶的天线效果好，信号质量衰减不大，超过极限接收值，平顶天线独特的造型非常漂亮，但漂亮的造型妨碍了防雪的效果。