卫星通信地球站收发射频设备技术性能指标浅释(二)--地球站天馈设备性能.pdfVIP

卫星通信地球站收发射频设备技术性能指标浅释（二）--地球

站天馈设备性能技术指标浅释

甘仲民

【摘要】射频设备，包括天线、接收机、发射机，是卫星通信地球站的重要组成

部分，决定了通信链路的传输性能，为了保证好的通信质量、可靠性和电磁兼容性，

对RF设备给出了严格的规定，构成了一整套技术指标体系，本讲座将阐明这些指

标的定义和内涵，并给出案例。%RFequipment,includingantennaand

transceiver,isanimportantpartofasatellitecommunicationsearthstation.

Itdeterminestheperformanceofacommunicationlink.Toguarantee

goodcommunicationquality,reliabilityandelectromagneticcompatibility,

strictregulationsforRFequipmentaremade,andacompletesetof

technicalperformancespeciifcationsisconstructed.Inthisseriesof

lectures,wewillexplaindeifnitionsandcontentofthesetechnical

speciifcations,andgiveexamplesinpracticalapplications.

【期刊名称】《数字通信世界》

【年(卷),期】2015(000)001

【总页数】5页(P7-11)

【关键词】卫星通信;地球站;射频设备;技术性能指标

【作者】甘仲民

【作者单位】解放军理工大学通信工程学院，南京210007

【正文语种】中文

【中图分类】TN927+.2

如第一讲所述，天线是辐射和接收空间电磁波的装置。在卫星通信地球站中，微波、

毫米波天线通常由主反射面、馈源（喇叭）构成，天线是收发共用的，为此，要通

过双工器来实现，这些部、器件便组成了完整的天馈设备。衡量天馈设备的主要技

术指标有：工作频段、天线方向图、增益、电压驻波比、噪声温度、功率容量、馈

源插入损耗、极化方式及有关性能（极化隔离度、圆极化时的轴比等）、双工器收

发隔离度、旁瓣特性等。关于工作频段的要求，第一讲中已经说明，这里对其余性

能指标阐述如下。

1天线方向图

天线的方向图表示天线辐射参量（包括辐射功率、场强幅度和相位、极化等）随方

向变化的空间分布图形，通常是指从远区场点观察的辐射特性。实际中我们最关心

的是天线辐射能量的空间分布，由于功率与场强的平方成正比，因此，主要研究辐

射强度随空间方向变化的方向图。

天线方向图是一个三维立体图形，可用极坐标或直角坐标来表示。如图1所示，

是某一天线用三维直角坐标表示的立体方向图。

图1三维立体天线方向图示例

工程上一般采用两个相互正交的主平面上的方向图来表示天线的方向性，这两个主

面称为E面和H面。E面是通过天线辐射最大方向并平行于电场矢量的平面；H

面是通过天线辐射最大方向并垂直于E面的平面。天线方向图有许多波瓣，其中

主瓣（也称为主波束）为包含辐射最大方向的波瓣，旁瓣是除主瓣外沿其他方向的

某一波瓣，通常第一旁瓣是诸多旁瓣中最大的。图2是直角坐标表示的典型的E

面方向图。

图2E面天线方向图举例

2半功率波瓣宽度

以辐射强度最大方向为参考、辐射功率下降一半（3dB）时的波束宽度称为主瓣的

半功率波瓣宽度（HPBW），简称为主瓣宽度或波瓣宽度或波束宽度，如图2所

示。通常可以用主瓣宽度来表示天线辐射是否集中，方向性的强弱。主瓣宽度愈小，

方向图愈尖锐，表示天线辐射愈集中，即方向性越强。

以度数（°）表示时，半功率波瓣宽度可通过下式求得：

式中，λ为工作波长；D为天线口径。如工作于6GHz（波长为0.05m）、口径为

10m的天线，利用上式可求得=0.35°。

3天线增益

在相同半径r的球面上，实际天线辐射最大方向上的功率通量密度与各向同性辐射

体的功率通量密度的比值，称为天线增益。增益是天线输入功率的放大倍数要说

明，无线电磁波的功率通量密度定义是指，假想发射天线位于一球体的中心，从天

线向外辐射功率，辐射方向与球体