卫星接收天馈线.ppt

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1、第3章卫星接收天馈线（1）面天线的工作原理（2）天线的主要技术指标本章重点3.1卫星接收天线的作用与分类3.2面天线的工作原理3.3反射面天线的馈源3.4极化转换器3.5天线的主要技术指标本章内容3.1卫星接收天线的作用与分类一、天线的作用1、卫星电视接收系统组成：     主要由卫星接收天线、卫星接收高频头和卫星电视接收机组成。2、天线作用：     处于接收系统的最前端，其作用是将来自卫星转发器的微弱超高频电磁波加以聚集，并转换成导波中的电磁波或传输电缆中的高频电流，通过波导或高频电缆送给卫星接收高频头。卫星接收天线的技术指标的高低对整个系统的接收效果产生决定性的

2、影响。3、天线特性：     作为一种无源的天线电转换设备，接收天线也可以当作发射天线使用，这种关系称为天线的互易性。同样一副天线，无论是用作发射或接收，其基本参量保持不变。二、天线的分类无线电通信用的天线种类繁多，分类出各不相同。通常按照天线的几何形状把天线分为线天线与面天线两大类。1.线天线：1)组成：由导线组成，导线的长度比导线的截面积大得多。为了使天线呈现出更好的特性，往往所截取的导线的长度与无线电信号的波长呈一定的关系(如半波长等)。2)工作原理：利用空中电磁波能在与其电场方向相切的导线上感应出最大高频电流这一机理来构成的。3)应用：线天线一般用在长波、中波和短

3、波等工作频率比较低的波段上。2、面天线：1)组成：由整块金属板(或网)组成的，面天线的面积比天线电信号的波长的平方大得多。2)工作原理：利用高频无线电波的似光传播特性来构成的。通过增大面天线的面积，来提高所截获电磁波的能量，从而可达到获得足够强的接收信号的目的。3）应用：面天线一般用在超短波、微波和毫米波等频率较高的波段。卫星电视的特点是工作频率高(处于微波频段)、地面接收信号十分微弱、要求接收天线有很高的增益。3、面天线分类：     面天线一般由反射面、馈源和支架等部分组成。a、反射面可采用金属板、金属网或玻璃钢等材料经过机械成型而成，故，若按反射面材料的不同，可分为

4、：金属板天线、金属网天线或玻璃钢天线等三种；b、馈源一般采用各种形式的渐变波导段来构成。     若按照反射面与馈源所处相对位置的不同，可分为：前馈天线、后馈天线和偏馈天线等三种；c、若按照天线工作原理的不同，又可分为：     普通抛物面天线、卡塞格伦天线和平面天线等三种。3.2面天线的工作原理一、普通抛物面天线1、天线的结构：     如图1所示。馈源是一种弱方向性天线，安装在抛物面前方的焦点位置上，故普通抛物面天线出称为前馈天线。由馈源辐射出来的球面波被抛物面往一个方向(天线轴向)反射，形成尖锐的波束，这种情况与按照灯极为相似。2、几何关系抛物面是由抛物线绕它的

5、曲线(z轴)旋转而成的。如图2所示，在yoz平面上，以F为焦点，O为顶点的抛物线方程为：(f为焦距)相应的立体坐标方程为：                                       设D为抛物面口径的直径，2ψ0为口径对焦点所张的角(简称口径张角)，由上述关系式可导出决定抛物面口径张角的抛物面焦径比：3、几何光学特性：     由焦点发出的各光线经抛物面反射，其反射线都平行于z轴；反之，当平行光线沿z轴入射时，则被抛物面反射而聚焦于F点。其原因是，由焦点发出的各光线经抛物面反射后到达口径面的行程相等（这一结论可利用抛物线的以下性质来证明：从抛物线任一

6、点到焦点的距离等于该点到准线的距离）。     微波的传播特性与光相似，因此，位于焦点F的馈源所辐射的电磁波经抛物面反射后，在抛物面口径上得到同相波阵面，使电磁波沿天线轴向传播。如果抛物面口径尺寸为无限大，那么抛物面就把球面波变为理想平面波，能量只沿z轴正向传播，其它方向辐射为零。但实际上抛物面的口径是有限的，因而得到的是与口径大小及口径场分布有关的窄波束。4、存在问题：     前馈抛物面天线的馈源位于天线的主波束内，因而对所接收的电磁波形成了遮挡，其结果降低了天线的增益，增大了旁瓣二、偏馈天线1、偏馈天线的组成：     偏馈反射面是在旋转抛物反射面上截取一部分而

7、构成的。图3示出了偏馈反射面天线的几何关系。实际上，它同样可将焦点发出的球面波转换成沿轴向传播的平面波。馈源的相位中心仍放在原抛物面的焦点上，但馈源的最大辐射须指向偏馈反射面的中心。尽管反射面的轮廓呈椭圆型，但它的口径仍是一个圆。几何关系可参看图4。对于偏馈天线有                                                                                                       式中，ψo是抛物面轴线与焦点到反面中心联线的夹