卫星接收系统卫星天线与高频头

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1、第四章卫星接收系统系统组成:天线、馈源、高频头、卫星接收机、功分器。卫星接收天线：工作原理、主要参数、馈源高频头：框图、特性参数卫星接收机：工作原理、特性参数功分器：特性参数、无源功分、有源功分2021/8/13数字卫星广播14.1卫星接收天线1、广泛使用的卫星接收天线为反射面天线，由反射面和馈源组成。2、分类：按反射面与馈源的相对位置分为：前馈、后馈和偏馈天线。按工作原理分为：旋转抛物面、卡塞格伦、格里高利、球形反射面天线。3、作用：收集电磁波2021/8/13数字卫星广播24．1．1工作原理反射面天线工作原理分析方法：几何光学法、口面场积分法、口面电流法。几何光学法两个基本出发点

2、：①光线沿直线传播②入射角等于反射角2021/8/13数字卫星广播34．1．1工作原理一、旋转抛物面天线旋转抛物面天线（直径1-4.5米），又称为前馈天线。1、抛物线定义：到一个定点（焦点）和一个直线（准线）等距离的点的运动轨迹。2、抛物面形成：抛物线沿对称轴旋转一周3、抛物线方程：f—抛物线焦距4、抛物线极坐标方程：旋转抛物面的四个几何参数：焦距f、口面直径d、口面半张角、抛物面厚度W。关系公式。2021/8/13数字卫星广播44．1．1工作原理一、旋转抛物面天线旋转抛物面天线（直径1-4.5米），又称为前馈天线。1、抛物线定义：到一个定点（焦点）和一个直线（准线）等距离的点的运动

3、轨迹。2、抛物面形成：抛物线沿对称轴旋转一周3、抛物线方程：2021/8/13数字卫星广播f—抛物线焦距4．1．1工作原理4、旋转抛物面的四个几何参数：焦距f、口面直径d、口面半张角θ0、抛物面厚度W。2021/8/13数字卫星广播6几何参数之间的关系式：一、旋转抛物面天线4．1．1工作原理5、旋转抛物面的焦距口径比是天线的一项基本参数。①f=0.25d中焦天线②f小于0.25d短焦天线③f大于0.25d长焦天线f=0.38d天线性能最好2021/8/13数字卫星广播7一、旋转抛物面天线4．1．1工作原理6、抛物线的两个重要几何光学性质：①平行于抛物线对称轴方向入射的射线经抛物线反射

4、后一定经过焦点。②平行于抛物线对称轴方向入射的射线经抛物线反射后经过焦点时，所走路程是相同的。。7、旋转抛物面天线的工作原理：天线对准卫星时，卫星发射的电磁波平行于天线的轴线传播，经反射面反射后同相聚焦。同相聚焦两层含义：①电波传输距离相同，相位相同；②所有反射线都经过焦点处聚焦。2021/8/13数字卫星广播8一、旋转抛物面天线天线的轴线偏离卫星方向，就形成散焦。发射和接收状态相类似一、旋转抛物面天线二、卡塞格伦天线1、组成卡塞格伦天线是双反射面天线。它由主反射面、副反射面和馈源三部分组成。主反射面是旋转抛物面，副反射面是旋转双曲面。2、主面的3个几何参数：焦距f、直径d、口面半张

5、角。3、副面有两个焦点：虚焦点和实焦点。虚焦点的位置与主面焦点重合。卡塞格伦天线馈源放置在副面实焦点。2021/8/13数字卫星广播10二、卡塞格伦天线二、卡塞格伦天线4、双曲线的两个重要几何光学性质：①对准虚焦点发出的射线经过双曲线反射之后，必然经过实焦点②从反射点到两个焦点的行程差为常数，对于电磁波来说就是相位差为常数。双曲面的作用是将焦点进行搬移。2021/8/13数字卫星广播12三、格里高利天线4、双曲线的两个重要几何光学性质：①对准虚焦点发出的射线经过双曲线反射之后，必然经过实焦点②从反射点到两个焦点的行程差为常数，对于电磁波来说就是相位差为常数。双曲面的作用是将焦点进行搬

6、移。2021/8/13数字卫星广播13三、格里高利天线1、组成格里高利天线是双反射面天线。它由主反射面、副反射面和馈源三部分组成。主反射面是旋转抛物面，副反射面是凹椭球面。2、主面的3个几何参数：焦距f、直径d、口面半张角。3、副面有两个实焦点：焦点F1和焦点F2。焦点F1的位置与主面焦点F重合。2021/8/13数字卫星广播14三、格里高利天线格里高利天线有两个实焦点，一个用于发射，另一个用于接收。收发共用通常可以将接收馈源安放在焦点F1处，由于这个位置同时也是主面的焦点，因此接收天线就是一个旋转抛物面天线；而发射馈源则安放在焦点F2处。2021/8/13数字卫星广播15三、格里高

7、利天线三、格里高利天线4、椭球的几何光学性质：①从一个焦点发出的射线经过凹椭球面反射之后，必然经过另一个焦点。②从反射点到两个焦点的行程之和为常数，对电磁波来说相位为常数。凹椭球面的作用是将发射馈源从焦点F2变换到主反射面焦点。于是对于发射天线来说，从焦点F2处发出的射线经过凹椭球面反射之后，同相聚焦在焦点fI处(即主面的焦点处)，然后经过主面反射之后形成平面电磁波2021/8/13数字卫星广播17四、偏馈天线1、前馈天线由于馈源阻挡，后馈天线由于反射面的