卫星电视的天馈系统和卫星高频头极化问题

　　卫星电视接收机的天馈系统除了保证足够高的增益和尽可能低的天线噪声，将接收到的微弱电波有效地馈给高频头的低噪声放大器外，还应提供正确的天线指向和极化方式。另外，天线系统要具有足够高的承受风荷的能力。


　　一天线的类型

　　天线分旋转极化天线和非旋转极化天线。旋转极化天线有螺旋线天线和抛物面天线两种。后者又有两种基本形式，一种称为主焦点抛物面天线，它只有一个反射面，是前馈型的；另一种称为卡塞格伦天线，是后馈型的，它除了主反射面(抛物面)以外，还有副反射面(双曲面)，电波经两次反射后才集中到一点。主焦点天线简单，但性能较差；卡塞格伦天线的低噪声前置放大器可以放在抛物面的背后，可以防止阳光照射，特别适合在热带的卫星电视接收站使用，但成本较高。

　　此外，还有平板天线和环焦天线等，前者使用轻便，适合家庭接收用；后者减小了天线旁瓣，提高了接收效率。为了灵活地接收不同卫星上的电视节目，还生产出一种电动极轴天线。该天线除了原有的天线、馈源外，还设有电动机减速传动天线机构和微机控制的天线控制器。

　　有些有线电视系统采用多焦点抛物面天线，用一个固定天线同时接收多颗卫星的电视信号。这种天线装有多个馈源，可以形成多个波束，每个馈源分别接收来自不同卫星的信号。其反射器使用变形的球面或抛物面，例如用球面上截取的矩形，或用两种曲线构成反射器，水平方向是园弧，垂直方向是抛物线的一部分。

　　大型卫星通信站的抛物面天线直径为15~30m，中型为4~10m，家用直播卫星电视Ku频段接收天线可小至0.5m。目前我国C频段卫星电视接收站多用1.5~3m天线，Ku波段用0.75~1.5m天线。随着天线、馈源的效率和性能的提高，以及低噪声放大器噪声温度的降低，天线直径可减小。


　　二天线的馈源系统

　　馈源是天线的心脏，它用作高增益聚集天线的初级辐射器，为抛物面天线提供有效的照射。

　　(1)有合适的方向图。馈源初级方向图不能太窄，否则抛物面不能被全部照射；但也不能太宽，以免功率泄漏过多。另外，初级方向图应接近于旋转对称，最好没有旁瓣和尾瓣。

　　(2)有理想的波前。圆抛物面天线要求馈源的波前为球面，以确保该相位中心与焦点重合时抛物面口径场的相位均匀分布。否则，会引起天线方向图畸变、增益下降、旁瓣升高。

　　(3)无交叉极化。即无干扰主极化的交叉分量，要求馈源辐射场的交叉化分量尽可能小。

　　(4)阻抗变化平稳。要求在工作频段内，馈源的输入阻抗不应变化过大，以保证和馈线匹配。

　　(5)尺寸尽量小。完整的馈源系统主要由馈源喇叭、90°移相器和圆矩变换器几部分组成。馈源按使用的方式可分为前馈馈源和后馈馈源。按卫星频段可分为C频段馈源和Ku频段馈源；目前已开发出C和Ku频段的共用馈源。前馈馈源一般应用于普通的抛物面天线，后馈馈源一般应用于卡塞格伦天线。

　　抛物面天线常用馈源形式有角锥喇叭、圆锥喇叭、开口波导和波纹喇叭等。前馈馈源中使用最多的是波纹槽馈源；再有一种叫带扼流槽的同轴波导馈源。后馈馈源喇叭常用的是介质加载型喇叭，它是在普通圆锥喇叭里面加上一段聚四氟乙烯衬套构成的。偏馈天线要选用偏馈馈源，偏馈馈源盘的波纹呈漏斗状，而正馈馈源的波纹盘为水平状。



　　三极化器对极化波的接收

　　1.极化波

　　电波在空间传播时，其电场矢量的瞬时取向称为极化。如果电波传播时电场矢量的空间描出轨迹为一直线，它始终在一个平面内传播，则称为线极化波。线极化波又有水平极化波和垂直极化波之分。若电场矢量在空间描出的轨迹为一个圆，即电场矢量是围绕传播方向的轴线不断地旋转，则称为圆极化波。