微波与卫星通信的天线馈线系统.ppt

第一章 微波与卫星通信概述 1.3 微波与卫星通信的天线馈线系统 1.3.1 微波通信的天线馈线系统 1.3.2 通信卫星的天线系统 1.3.3 地球站的天线馈线系统 1.3.1微波通信的天线馈线系统 1．天线馈线系统的型式 2．对微波天线的技术要求 3．卡塞格林天线 1.天线馈线系统的型式 天线：把高频电能变为电磁波能量。 馈线：连接天线和收发信机的部件。 微波通信总是几个波道共用一套天线馈线系统。这就会遇到一个问题，即如何把它们分开？ 答：不同波道采用不同频率，同一波道的收发信号采用不同极化方向。 极化方向 极化方向：电磁场的振动方向定义为极化方向。 无线电波的振动方向可以有多种方式，目前所使用的有： 水平极化（H）：是指无线电波的振动方向是水平方向。例如：我们拿一条绳子左右抖动，产生的波是左右波动。 垂直极化（V）：是指无线电波的振动方向是垂直方向。例如：我们拿一条绳子上下抖动，产生的波是上下波动。 天线馈线系统的形式 天线馈线系统一般是指天线口面至下密封节包括的天线和波导部件。 2．对微波天线的技术要求 天线增益 对主瓣宽度的要求 天线与馈线应匹配良好 交叉极化去耦 天线防卫度 (1) 天线增益 微波通信中使用的面式天线，其增益可用下式表示： G= （1-4） (2) 对主瓣宽度的要求 辐射方向通常都有两个或多个瓣，其中辐射强度最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣。 2. 波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。 波瓣宽度：在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低3dB（功率密度降低一半）的两点间的夹角被定义为波瓣宽度（又称为波束宽度或主瓣宽度或半功率角）。 但是主瓣张角过小，当气象条件变化时，传播方向就要改变，大风又能引起天线摆动，这都会降低天线在通信方向的实际增益。 因此不能认为主瓣张角越小越好，一般应要求1°～2°左右。综上：主瓣越强越窄越好。 (3) 天线与馈线应匹配良好 在整个工作频段内，要求天线与馈线应匹配连接，否则将在馈线上造成反射波，进而造成线路噪声。 (4) 交叉极化去耦 在采用双极化的微波天线中，由于天线本身结构的不均匀性及不对称，不同极化波（即垂直极化波和水平极化波）可在天线中互相耦合，互为干扰，分别成为与之正交的主极化波的寄生波。 设此寄生波功率为Px，则天线的交叉极化去耦度为： x=10lg (dB) 　　 （1-5） 式中： P0为主极化波功率。 Px为与主极化波正交的寄生波功率。 (5) 天线防卫度 所谓天线防卫度是指天线在最大辐射方向上对从其它方向来的干扰电波的衰耗能力。 天线防卫度主要包括下面几个指标： ① 反向防卫度 ② 边对边去耦 ③ 背对背去耦 天线防卫度图解 ① 反向防卫度 ② 边对边去耦 从第2号天线发射的一部分能量泄漏到与它并排安装并且指向相同的第1号接收天线，如图1-8虚线箭头所示，这种耦合叫做边对边耦合。要求天线应对这种耦合具有足够的去耦。 ③ 背对背去耦 第2号天线发射的一部分能量泄漏到第3号天线；或者第3号天线的一部分能量泄漏到第2号天线。在图1-8中由虚线箭头示出，这种耦合叫做背对背耦合。天线对这种耦合也应具有足够的去耦度。 3．卡塞格林天线 卡塞格林天线是一种具有双反射器的抛物面天线。 在结构上，双曲面的一个焦点与抛物面的焦点重合，双曲面焦轴与抛物面的焦轴重合，而辐射源位于双曲面的另一焦点上。从而可以获得水平方向的平面波波束，以实现定向发射。 1.3.2（1.4.5） 通信卫星的天线系统 P40 图1-37 通信卫星的组成框图 通信卫星天线系统 通信卫星的天线系统 ◎一种是遥控、遥测和信标信号用的全向天线，用以接收地面的指令及向地面发送遥测数据。这种天线常用鞭状、螺旋形、绕杆式或套筒偶极子天线，属于高频或甚高频天线。 ◎另一种是用于通信的微波定向天线，根据波束宽度不同，分为三类： (1) 全球波束天线： 波束宽度约为17°～18°。