学术论坛数字技术 与应用天线馈源系统和极化问题的探讨施剑(国家新闻出版广电总局无线局831台 浙江兰溪 321100)摘要:本文主要介绍了馈源是天线的心脏,当系统在正常运行的情况下,对广播电视发射起着重要的作用,具有较强的抗风和辐射能力,能有效的、高质量的通过馈源系统对各种极化波的接收和线极化。关键词:卫星 天线 天馈系统 极化波中图分类号:TN948文献标识码:A文章编号:1007-9416(2014)01-0224-01馈源系统是电视、调频发送设备的重要组成部分,为之天线的心脏,将输出的高频电流转换成电磁波,不间断的、搞质量的向空间辐射出去。这个系统保证卫星电视接收机有一定的增益及避免天线噪声的干扰,同时还具有较高的抗风能力,还能将接受到的微弱电波反馈给高频头低噪声放大器,以达到其天线的指向和极化方式的准确性。馈型的天线的性能要好得多,并且损耗、噪声温度小,增益高。因此,后馈式天线对卫星电视接收站电视信号的接收质量影响很小,同时也可以作为卫星通信地球站的天线。2.3 口径尺寸的选择对于天线的选择,一般来说,都要从增益的角度来选取决于f/D的值。应选用小的f/D,减小抛物面辐射场的交叉电平和便于加工;如果选取稍大的f/D,那么在在安装或者拆换高频头的过程中很不方便,而高频头反射面焦点很集中,当太阳的照射后,加大了聚焦作用,导致其环境温度增高,从而降低了信噪比。因此,解决类似的有效方法是减小天线口径,通过物理或者其他渠道来降低高频头的噪声温度、提高天线的效率、降低接收机门限电平。1 馈源系统在抛物面天线结构中,馈源作为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,因而被看成天线的心脏。卫星电视信号就是通过馈源变换成高频电磁波,然后向天线辐射,当地面天线接收到微弱的电磁波信号再还原成高频电流,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。因此,接收天线设计合理、性能好,那么,再接收方向上有较高的增益,也不受其他方向信号的干扰。3 极化器对极化波的接收极化是指电波在空间传播时的传输的方向,即瞬时电场分量随时间变化的方式。线极化波是电波在一个平面空间内传播并且描出的轨迹是一条直线,圆极化波是在电波在空间传播方向围绕旋转,并描出的轨迹为一个圆。1.1 馈源方向图和波前设置馈源初级方向图的设计要合适,设置方式最好是要旋转对称,不能有旁瓣和尾瓣。再设置过程中,如果太窄,就不能完全照射到抛物面。也不可太宽,以免功率泄漏过多。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,将导致天线方向图畸变,降低增益,旁瓣增加。3.1 极化波偏振波的偏振特性取决于发射天线馈线系统。接收天线、发射天线必须与极化和自旋相同的特性相匹配,这样才能接收到完整的信号能量。如果只有部分匹配,它只能接收的能量的一部分。线性极化波可以分解成一个圆极化波的两个相反的方向旋转;圆极化波可以分解成正交线性极化波。因此,极化波和天线可以相互接收极化波,但存在能量损失。1.2 馈源抛物面天线的设计天线分旋转极化天线和非旋转极化天线两种。其中旋转极化天线有螺旋线天线和抛物面天线。在卫星电视接收中,除了螺旋天线用于接收波段信号外,其它的波段采用抛物面天线。而抛物面天线有前馈式、后馈式、偏馈式、多波束天线等4种,其中前馈型的天线的性能较差,而后馈型的天线可放在抛物面的背后,防止阳光照射,可以降低信号被干扰,口径越小,天线也很便宜,安装、拆换比较方便,适合家用。对于后馈抛物面天线的设计,f/D(f焦距与主反射面口径D)小于或者等于0.3,后馈喇叭长度可相应做得较短。这样减少了传输噪声和防止阳光照射,但后馈式抛物面天线结构复杂,加工、安装和调试要求高,因此在实际的工程中对天线的几何尺寸要做必要的修正。3.2 极化器极化器是控制偏振极化天线馈线系统方向的装置,是选择与卫星电视信号一致的极化型式,并抑制其它型式的极化波,以获得极化匹配,达到最佳的接收效果。现代的卫星电视传输,为了提高卫星传输容量,利用了垂直极化与水平极化、左旋圆极化和右旋圆极化,通过特性极化传送不同的电视节目,以提高卫星的传输容量。圆极化波通过雾层和电离层,损耗小,而线性极化波是简单的实现最大的优势。3.3 天线馈源对线极化波的接收卫星转发器发射的线极化波是以卫星的轴系基准来定义。广播卫星的极化波与同步轨道的卫星,其定点处的切线为平行,而垂直波与切线垂直。以水平波为例,与卫星定点经度相同的地面站A,接收到的水平波没有变化;而不同经度的站B,接收到的波倾斜,离卫星定点经度越远,倾斜越严重。为了实现匹配,必须使极化补偿相应的站B,即转一个角度。而在赤道上的站C,是一个极端,在接收信号电平,馈源转90度。参考文献[1]战立平,郑强.发射机天馈系统的维修[J].中国有线电视,2012(11).[2]高馨.电台发射台改进设计[J].电声技术,2011(9).[3]卢建萍.卫星天线的选择与安装(二)[J].家电检修技术,2013(11).2 天线系统的选择在工程中,天线选择要严格按照《铝板天线卫星电视接收技术条件(标称)》进行。一般是根据天线的方向图、增益、极化、噪声温度、瓣的宽度和电平、波比和风荷等特性来选择。而对于天线电性能的选择标准:C频段按照国家标准《GB11442-95》;Ku频段参照国家标准《GB/T 16954-1997》。2.1 结构形状选择对天线的结构来看,要考虑到天线支撑牢固性,是否方便对仰角或方位角的调整,同时还要考虑到适用性。如站址在城市里,选用板式,而站址在山区,由于受到风雨的影响,选抗风能力强的合铝网结构天线。2.2 前、后馈天线选择上述1.2已介绍了前、后馈天线的设计模式,后馈型的天线比前作者简介:施剑(1976.11-),男,汉族,浙江省兰溪市兰江镇人,大专学历,工程师,现就职于国家新闻出版广电总局无线局831台,从事广播发送 研究。224