天线的基本概念 (天线的基本概念)

天线的主要特性参量工程上常用一些参量来表征天线用作发射或接收的特性，它们是方向图，主瓣电平，增益，极化，频带宽度，驻波比，噪声温度等。这里仅对其中几个主要参量作简单介绍。方向图、主瓣宽度与副瓣电平天线功率辐射击是否集中，可以用主瓣宽度这一参量来表示；主瓣中辐射功率为最大值一半时两个矢径间的夹角称为主瓣宽度。主瓣宽度越小，方向图越尖锐，表示天线辐射越集中。副瓣的最大值相对主瓣最大值的比，称为副瓣电平，一般用分贝来表示，其定义为：g副瓣最大值功率/主瓣最大值功率如副瓣最大值与主瓣最大值相应功率之比为0.,则副瓣电平为-dB。如果反天线在各方向辐射击的强度用从*出发的矢量长短来表示，则连接全部矢量端点所形成的包络就是天线的方向图。它显示出天线的在不同方向辐射的相对大小，这种方向图称为立体方向图。矢径的方向代表辐射的方向，矢径的长短代表辐射击的强度。方向图包含有许多波瓣，其中包含最大辐射方向的波瓣称为主瓣。其它依次称为第一副瓣，第二副瓣等。天线增益G我们也可用增益来表示天线集中辐射的程度。天线在某一方向的增益定义为：在相同的输入功率下，天线在某一方向某一位置产生的电场强度的平方（E2）与无耗理想点源天线在同一方向同一位置产生的电场强度的平方（E）的比值，通常以G表示。G=E2/E（同一输入功率）同样，增益也可以这样来确定：在某一方向向某一位置产生相同电场强度的条件下，无耗理想点源天线的输入功率（Pino）与天线的输入功率（Pin）的比值，即称为该天线在该点方向的增益。G=Pino/Pin（同一电场强度）通常是以天线在最大辐射方向的增益作为这一天线的增益。增益通常用分贝表示。即：G=gPino/Pin天线增益的计算：G=η4πS/λ2=η（π/λ）2D2式中，S-天线口径面积（平方米）；λ-工作波长（米）；D-抛物面口径（即面口直径）（米）；η-天线效率。天线的噪声温度：进入天线的噪声主要来银河系的宇宙噪声和来自大地、大气的热噪声。不同口径的天线、不同频段、不同仰角和不同环境，天线的噪声都不相同。在C波段，宇宙噪声很小，主要是大地和大气的热噪声。在Ku波段，这些噪声也随着频率而增加。同一仰角时，天线尺寸越*束越窄，因此天线的噪声温度TA（K）越小，不过随着仰角加大，这种差别变小。而同一天线尺寸时，天线仰角Φ越大，天线的噪声温度TA（K）越低，反之Φ越小，TA越高。这是因为仰角Φ越小，信号穿过大气层厚度越大，从而气象噪声、大气噪声越强。电磁波的极化：电磁波的极化形式可分为线极化波和圆极化波，线极化波又可分为水平极化和垂直极化波，圆极化波根据电场旋转方向不同又可分为左旋和右旋圆极化波。我国目前卫星信号方要采用线极化波。接收天线的极化方式只有同被接收的电磁波极化形式相一致时，才能有效地接收到信号，否则将使接收信号质量变坏，甚至完全收不到信号，这种现象称为极化失配。当馈源采用矩形波导时，其极化方向由波导口的方向确定。波导口窄边与地平面平行为水平极化，宽边与地平面平行为垂直极化。当采用圆波导馈源时，则应以波导中的探针方向为准。值得注意的是：卫星转发器发射的线极化波是以卫星的轴系为基准定义的，因此只有当地面站天线与卫星所处的经度一致时，地面上波的极化方向才与卫星相同，其它地区应略有偏差。因此在安装时应稍微左右转动一下馈源，使*的电平指示最大，以达到极化匹配。[Page]天线极化的调整1、线极化与圆极化共存时，极化器的调整对租用的国际通信卫星发射来的是右旋圆极化波，我国卫星发射的是水平极化波。从收租星改收我国卫星时，就得转动天线馈源中移相介质片，使之与水平面垂直，并调整矩形位置，使其波导输出口的窄边与水平面平行，这时就可以接收水平极化波。2、只收线极化波时，极化器的调整当我国不再租用国际通信卫星而使用我国自己发射的卫星时，应把移相器去掉。移相器是接收圆极化的部件，当接收线极化波时，即使使极化片与波导垂直（或水平），不移相也会产生损失，使天线噪声增加。所以在只收线极化波时可把移相极化介质去掉，并使矩形波导窄边平行水平面，以便使电场矢量平行于水平面的水平极化波进入波导。由于星上发射下来的电波极化方式受地面站地理位置，卫星姿态等影响，有时可能稍微偏离水平极化，因此调整、安装时要微微左右转动一下馈源，直至*的电平指示最大，这时就达到了极化匹配的目的。