卫星天线的作用与工作原理

　　卫星电视信号通过卫星发射天线变换成高频电磁波，向天线辐射的方向发送出去，而地面接收天线的作用就是捕获从卫星传播到地面的十分微弱的电磁波信号，并还原成高频电流，而后送给接收机做进一步放大和处理，最终在电视机上获得图像和伴音信号。因而，接收天线性能的好坏，直接影响地面接收的质量。一副设计合理、性能良好的接收天线，在某个特定方向上应具有较高增益，并能将来自其他方向的干扰减至最小。
　　
　　卫星电视信号为微波信号，具有光学直线传播特性。卫星距离地球接收站遥远，故可把地面接收站天线开口处的卫星电波看作平面波。对于卫星电视接收的C波段和Ku波段，普遍采用高方向性的抛物面天线。
　　
　　抛物面天线由初级辐射器（或称馈源）和抛物面反射器两部分组成，通常把馈源的相位中心置于抛物面的焦点。它利用几何光学的原理将与抛物面轴线平行的电波射线经一次或多次反射后集中到焦点上，而偏轴的射线则不能集中到焦点上，故有极强的方向性和很高的增益。下面通过最简单的前馈式抛物面天线的几何关系来简述它的工作原理。
　　
　　前馈式天线的旋转抛物面是由抛物线环绕轴线旋转一周形成的曲面，如下图所示。

　　
　　图中C为zx平面上的抛物线，F为抛物线的焦点，f为抛物线的焦距，0为抛物线的顶点，用几何的方法可证明抛物线C具有以下特性：
　　
　　(1)由焦点F至抛物线任意点Q的直线与Q点抛物线的QN的夹角<FQN等于FQ与FO夹角φ的一半，即QM与QN的夹角<NQM等于φ的一半。这表明点源F发出的所有射线，经抛物面反射后，都平行于OF轴。
　　
　　也就是说，如果从焦点的馈源向抛物面天线发射的是等相面为球面的电波，经抛物面反射后，在天线的开口面处变成平面波向空间发射出去（即为发射天线），反之，若空间来的入射波是平面波，它沿抛物面的轴线投向抛物面，经反射后，电波可聚集于焦点，即为接收器所接收。
　　
　　(2)由焦点F到抛物线任意点的距离FQ与Q点到准线（所谓准线，就是抛物线前方平行于X轴的一根任意直线）的垂直距离QM之和等于常数，即FQ+QM=常数。这表明由焦点F发出的所有射线到准线的光完全相同，即准线上的电“磁波是同相位的（即为发射天线），反之，空间来的入射波是平面波，它沿抛物面的轴线投向抛物面，经反射后，聚焦于焦点即馈源的电波也是同相位的。
　　
　　由此可见，抛物面天线可以把接收到的微弱平面波信号聚集到焦点上，而处于焦点上的馈源便得到相位相同的增强信号，而偏轴的射线则不能集中到焦点，故有极强的方向性和很高的增益。

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