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常用卫星通信天线介绍（一）

寇松江

(爱科迪信息通讯技术有限公司，北京，100070)

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天线是卫星通信系统的重要组成部分，是地球站射频信号的输入和输出通道，

天线系统性能的优劣影响整个通信系统的性能。地球站与卫星之间的距离遥远，

为保证信号的有效传输，大多数地球站采用反射面型天线。反射面型天线的特

点是方向性好，增益高，便于电波的远距离传输。

反射面的分类方法很多，按反射面的数量可分为双反射面天线和单反射面天

线；按馈电方式分为正馈天线和偏馈天线；按频段可分为单频段天线和多频段

天线；按反射面的形状分为平板天线和抛物面天线等。下文对一些常用的天线

作简单介绍。

1．抛物面天线

抛物面天线是一种单反射面型天线，利用轴对称的旋转抛物面作为主反射面，

将馈源置于抛物面的焦点F上，馈源通常采用喇叭天线或喇叭天线阵列，如图

1所示。发射时信号从馈源向抛物面辐射，经抛物面反射后向空中辐射。由于

馈源位于抛物面的焦点上，电波经抛物面反射后，沿抛物面法向平行辐射。接

收时，经反射面反射后，电波汇聚到馈源，馈源可接收到最大信号能量。

图1抛物面天线

抛物面天线的优点是结构简单，较双反射面天线便于装配。缺点是天线噪声

温度较高；由于采用前馈，会对信号造成一定的遮挡；使用大功率功放时，功

放重量带来的结构不稳定性必须被考虑。

2．卡塞格伦天线

卡塞格伦天线是一种双反射面天线，它由两个发射面和一个馈源组成，如图

2所示。主反射面是一个旋转抛物面，副反射面为旋转双曲面，馈源置于旋转

双曲面的实焦点F1上，抛物面的焦点与旋转双曲面的焦点重合，即都位于F2

点。从从馈源辐射出来的电磁波被副反射面反射向主反射面，在主反射面上再

次被反射。由于主反射面的焦点与副反射面的焦点重合，经主副反射面的两次

反射后，电波平行于抛物面法向方向定向辐射。对经典的卡塞格伦天线来说，

副反射面的存在遮挡了一部分能量，使得天线的效率降低，能量分布不均匀，

必须进行修正。修正型卡塞格伦天线通过天线面修正后，天线效率可提高到

0.7—0.75，而且能量分布均匀。目前，大多数地球站采用的都是修正型卡塞格

伦天线。

卡塞格伦天线的优点是天线的效率高，噪声温度低，馈源和低噪声放大器可

以安装在天线后方的射频箱里，这样可以减小馈线损耗带来的不利影响。缺点

是副反射面极其支干会造成一定的遮挡。

图2卡塞格伦天线

3．格里高利天线

格里高利天线也是一种双反射面天线，也由主反射面、副反射面及馈源组成，

如图3所示。与卡塞格伦天线不同的是，它的副反射面是一个椭球面。馈源置

于椭球面的一个焦点F1上，椭球面的另一个焦点F2与主反射面的焦点重合。

格里高利天线的许多特性都与卡塞格伦天线相似，不同的是椭球面的焦点是一

个实焦点，所有波束都汇聚于这一点。

图3格里高利天线

4．环焦天线

对卫星通信天线的总要求是在宽频带内有较低的旁瓣、较高的口面效率及较

高的G/T值，当天线的口面较小时，使用环焦天线能较好地同时满足这些要求。

因此，环焦天线特别适用于VSAT地球站。

环焦天线由主反射面、副反射面和馈源喇叭三部分组成，结构如图4所示。

主反射面为部分旋转抛物面，副反射面由椭圆弧CB绕主反射面轴线OC旋转

一周构成，馈源喇叭位于旋转椭球面的一个焦点M上。由馈源辐射的电波经副

反射面反射后汇聚于椭球面的另一焦点M’，M’是抛物面OD的焦点，因此，

经主反射面反射后的电波平行射出。由于天线是绕机械轴的旋转体，因此焦点

M’构成一个垂直于天线轴的圆环，故称此天线为环焦天线。环焦天线的设计可

消除副反射面对对电波的阻挡，也可基本消除副反射面对馈源喇叭的回射，馈

源喇叭和副反射面可设计得很近，这样有利于在宽频带内降低天线的旁瓣和驻

波比，提高天线效率。缺点是主反射面地利用率低，如图4所示，AA’间的区

域没有作用。

图4环焦天线

5．偏馈型天线

无论是抛物面天线，还是卡塞格伦天线，都有一个缺点，总有一部分电波能

量被副反射面阻挡，造成天线增益下降，旁瓣