卫星通信天线简介
主流卫星通信天线对比
常用卫星通信天线介绍（一）原文：寇松江（爱科迪）★★★★（7020207）添加点图片天线是卫星通信系统的重要组成部分，是地球站射频信号的输入和输出通道，天线系统性能的优劣影响整个通信系统的性能。
地球站与卫星之间的距离遥远，为保证信号的有效传输，大多数地球站采用反射面型天线。
反射面型天线的特点是方向性好，增益高，便于电波的远距离传输。
反射面的分类方法很多，按反射面的数量可分为双反射面天线和单反射面天线；按馈电方式分为正馈天线和偏馈天线；按频段可分为单频段天线和多频段天线；按反射面的形状分为平板天线和抛物面天线等。
下文对一些常用的天线作简单介绍。
1．抛物面天线抛物面天线是一种单反射面型天线，利用轴对称的旋转抛物面作为主反射面，将馈源置于抛物面的焦点F上，馈源通常采用喇叭天线或喇叭天线阵列，如图1所示。
发射时信号从馈源向抛物面辐射，经抛物面反射后向空中辐射。
由于馈源位于抛物面的焦点上，电波经抛物面反射后，沿抛物面法向平行辐射。
接收时，经反射面反射后，电波汇聚到馈源，馈源可接收到最大信号能量。
图1 抛物面天线抛物面天线的优点是结构简单，较双反射面天线便于装配。
缺点是天线噪声温度较高；由于采用前馈，会对信号造成一定的遮挡；使用大功率功放时，功放重量带来的结构不稳定性必须被考虑。
2．卡塞格伦天线卡塞格伦天线是一种双反射面天线，它由两个发射面和一个馈源组成，如图2所示。
主反射面是一个旋转抛物面，副反射面为旋转双曲面，馈源置于旋转双曲面的实焦点F1上，抛物面的焦点与旋转双曲面的焦点重合，即都位于F2点。
从从馈源辐射出来的电磁波被副反射面反射向主反射面，在主反射面上再次被反射。
由于主反射面的焦点与副反射面的焦点重合，经主副反射面的两次反射后，电波平行于抛物面法向方向定向辐射。
对经典的卡塞格伦天线来说，副反射面的存在遮挡了一部分能量，使得天线的效率降低，能量分布不均匀，必须进行修正。
修正型卡塞格伦天线通过天线面修正后，天线效率可提高到0.7—0.75，而且能量分布均匀。
卫星天线参数
卫星天线参数
卫星天线的参数包括以下几个方面：
1. 频率范围：指天线可以接收和发送的频率范围。
不同类型的卫星通信系统有不同的频率要求。
2. 增益：指天线在某个方向上的辐射功率相对于理想点源的辐射功率的增加倍数。
增益决定了卫星天线的接收和发送能力。
3. 馈电方式：常见的馈电方式有两种，一种是直馈方式，即天线与卫星通信设备直接相连；另一种是通过馈电系统进行传输，输出信号再经过馈电系统进入卫星通信设备。
4. 极化方式：指天线在信号传输中，电磁波的振动方向和
传播方向之间的关系。
常见的极化方式有水平极化、垂直
极化、圆极化等。
5. 天线类型：根据天线的结构和功能，可以分为平板天线、抛物面天线、喇叭天线、Horn天线等多种类型。
6. 天线尺寸：指天线的物理尺寸，包括直径、长度、宽度等。
天线尺寸的选择与实际应用场景和需求有关。
7. 通信覆盖范围：指卫星天线能够覆盖的区域范围，通常
由天线的波束和天线指向控制系统决定。
以上是一些常见的卫星天线参数，具体的参数会根据不同
的卫星通信系统和应用场景有所不同。
天线在卫星通信中的关键技术
天线在卫星通信中的关键技术在当今的信息时代，卫星通信作为一种重要的通信手段，在全球范围内发挥着至关重要的作用。
无论是广播电视信号的传输、远程通信服务的提供，还是气象数据的收集与分发，都离不开卫星通信技术的支持。
而在卫星通信系统中，天线无疑是其中最为关键的组成部分之一。
天线，简单来说，就是用于发射和接收电磁波的装置。
在卫星通信中，天线的性能直接决定了通信的质量、覆盖范围以及数据传输的速率。
为了实现高效、稳定且可靠的卫星通信，研究和应用一系列先进的天线技术至关重要。
首先，波束成形技术是天线在卫星通信中的一项关键技术。
通过调整天线阵元的激励幅度和相位，可以实现波束的指向控制和形状调整。
这意味着可以将信号能量集中在特定的方向上，从而提高信号的强度和接收效果。
例如，在卫星与地面站之间的通信中，可以通过波束成形技术将波束指向地面站所在的位置，减少信号的散射和衰减，提高通信的可靠性和数据传输速率。
多波束天线技术也是卫星通信中的重要手段。
传统的单波束天线只能在一个方向上进行通信，而多波束天线可以同时形成多个波束，覆盖不同的区域。
这使得卫星能够同时与多个地面站进行通信，大大提高了卫星通信的容量和效率。
想象一下，一颗卫星可以同时为多个地区提供通信服务，这在应对日益增长的通信需求方面具有巨大的优势。
相控阵天线技术在卫星通信中也有着广泛的应用。
相控阵天线通过控制阵列中各个单元的相位，可以快速地改变波束的指向，实现对目标的跟踪和通信。
这种快速响应的能力对于移动卫星通信，如飞机、船舶等交通工具上的通信，尤为重要。
它能够确保通信链路的稳定连接，不受载体运动的影响。
此外，自适应天线技术能够根据通信环境的变化自动调整天线的参数，以优化通信性能。
比如，当存在干扰信号时，自适应天线可以通过调整波束的方向和形状，降低干扰的影响，提高信号的信噪比。
这就像是天线有了“自我调节”的能力，能够适应各种复杂的通信场景。
天线的极化方式也是一个关键因素。
通信技术中的卫星通信与天线技术
通信技术中的卫星通信与天线技术随着科技的不断进步，通信技术已经成为了现代社会不可或缺的一部分。
在通信技术的发展中，卫星通信与天线技术起到了重要的作用。
本文将探讨卫星通信和天线技术在通信领域的应用和发展。
卫星通信是一种通过卫星进行信息传输的技术。
通过将卫星置于地球轨道上，可以实现遍布全球的无线通信。
卫星通信具有广覆盖、高可靠性和大容量等特点，在远距离通信和广播、电视传输等方面发挥着重要作用。
在卫星通信中，主要涉及到两个方面的技术：卫星上行和卫星下行。
首先是卫星上行技术。
卫星上行是指由地面站向卫星发送信号。
在这个过程中，天线是至关重要的组成部分。
天线的作用是将地面站发射的电波精确地聚焦到卫星上。
天线的设计与制造需要考虑到信号的频率、方向性、增益和极化等因素。
常见的卫星通信天线包括方向天线、高利得天线和扁平天线等。
不同类型的天线适用于不同的通信需求，如扁平天线适用于海事通信和行业监测，方向天线适用于广播和电视传输。
其次是卫星下行技术。
卫星下行是指卫星向地球发送信号。
在这个过程中，地面站接收到信号后需要解码和处理。
卫星通信中地面站的天线同样起到非常关键的作用。
地面站的天线负责接收卫星传回的信号，并将其转换成电信号。
电信号将通过解码设备被解码和处理，最终转换成可供人们理解的信息。
地面站的天线数量和配置取决于需求。
高密度地区通常需要更多的天线进行接收。
值得一提的是，在卫星通信中，天线技术的发展也非常快速。
传统的天线设计往往笨重且不方便安装和调整。
然而，随着科技的进步，一些新型的天线设计推出，例如可调式天线和自适应天线。
这些新型天线可以根据实时的通信需求进行调整和优化，大大提高了通信的效率和性能。
除了卫星通信，天线技术还广泛应用于其他领域，如无线通信、移动通信和雷达系统等。
天线技术在这些领域的应用也在持续不断地发展和创新。
总而言之，卫星通信和天线技术在现代通信领域起着重要的作用。
通过卫星通信，我们可以实现全球范围内的无线通信和传输，为人们提供了更方便和高效的通信方式。
天线简介介绍
天线的历史与发展
历史
天线的发展可以追溯到20世纪初，当时的天线主要用于无线电报和广播。随着通 信技术的发展，天线也逐渐发展出了更多的种类和应用领域。
发展
目前，天线技术正在不断地发展和改进。新型材料、加工技术和计算机辅助设计 等技术的应用，使得天线的性能和可靠性得到了极大的提升。同时，智能天线的 出现也使得无线通信系统的性能和效率得到了显著提高。
研究热点包括新型太赫兹天线设计、高性能太赫兹天线制造 技术、太赫兹频段的传播特性等。
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阻抗失配
当天线与发射设备或接收设备之间的 阻抗不匹配时，会导致信号反射和能 量损失。
阻抗匹配电路
为了解决阻抗失配问题，需要设计阻 抗匹配电路，使天线与发射设备或接 收设备之间的阻抗匹配。
天线的极化方式
线极化
天线可以发射和接收线极化电磁波，即电场矢量在传播方向上的投影为一条直 线。
圆极化
天线可以发射和接收圆极化电磁波，即电场矢量在传播方向上的投影为一条旋 转的圆弧线。
天线的电参数
天线增益
天线增益是指天线在某特定方向 上的辐射强度与理想点源的辐射 强度之比，增益越高，信号传输
距离越远。
天线效率
天线效率是指天线辐射出去的功率 与输入到天线的功率之比，效率越 高，天线性能越好。
天线带宽
天线带宽是指天线能够正常工作的 频率范围，带宽越宽，天线的应用 范围越广。
天线的阻抗匹配
02
天线的基本Байду номын сангаас理
电磁波传播原理
01
02
03
电磁波的产生
天线是用来发射和接收电 磁波的设备，电磁波是由 交变的电场和磁场组成的 。
卫星通信天线的优点
卫星通信天线的优点
卫星通信天线可以及时、准确、有效地传输信息，同其他通信系统相比，雅驰实业研发的卫星通信天线，具有以下独特的优势和特点。
1.覆盖范围广
它能覆盖其他地面通信手段难以覆盖到的区域，如广阔的海洋、沙漠，支持在偏远地区和全球通信。
2.对通信距离不敏感
在卫星通信中，通信速率和成本同两个站之间的距离几乎无关，这常称为卫星通信的距离不敏感性。
3.信道条件比较好
卫星通信系统受自然和环境的因素影响较小，信道条件比较好，不像短波通信那样容易受到电离层的影响，可以获得比较稳定的通信质量。
4.通信容量大
卫星通信系统的可用带宽比较宽，适合话音、数据、视频和图像等等各种业务的综合传输。
在商业上，卫星通信目前主要作为越洋干线的备份手段。
5.卫星通信具有广播能力
由于通信卫星离地面距离高，单科卫星的覆盖范围大，单颗GEO卫星可以覆盖超过地球表面三分之一的面积，其覆盖范围内的各种终端均可通过卫星天线实现通信。
6.支持移动通信
卫星通信是一种无线电通信，相对于地面有线通信，可实现对大地域范围内移动用户的支持能力。
卫星天线工作原理
卫星天线工作原理卫星天线是指用于接收和发送卫星信号的一种设备。
它是卫星通信系统中不可或缺的组成部分，通过接收卫星发射的信号，实现与地面站之间的通信。
下面将就卫星天线的工作原理进行详细介绍。
一、卫星通信的基本原理卫星通信是利用地球上的卫星作为中继站，将信号从发射地传送到接收地的一种通信方式。
它的基本原理是：发射站将信号通过天线发射到卫星上，卫星再将信号转发给接收站的天线，最后接收站的天线将信号接收下来。
因此，卫星天线在卫星通信中起到了至关重要的作用。
二、卫星天线的组成卫星天线主要由反射器、馈源、支架和驱动机构等部分组成。
其中，反射器是卫星天线最关键的部分，它负责将从卫星发射的信号聚焦到馈源上。
馈源则将信号传输到接收机或发射机。
支架则是将反射器和馈源固定在一起，同时可以调整卫星天线的方向。
驱动机构则用于控制卫星天线的方向和角度。
三、卫星天线的工作原理卫星天线的工作原理可以简单分为两个步骤：接收和发送。
1. 接收信号当卫星天线接收信号时，首先需要将信号从卫星上反射到反射器上。
反射器是一个弧形的金属板，可以将信号聚焦到馈源上。
反射器的曲率和大小对信号的接收效果有直接影响。
接收到的信号经过馈源传输到接收机，进而进行解调和处理。
2. 发送信号当需要发送信号时，卫星天线的工作原理与接收相反。
发射机会将信号发送到馈源，然后通过馈源传输到反射器。
反射器将信号反射到卫星上，再由卫星转发到目标地。
发送信号时，卫星天线的方向和角度需要根据通信需求进行调整。
四、卫星天线的调整和控制为了保证卫星天线的正常工作，需要对其进行调整和控制。
首先是方向的调整，卫星天线需要指向卫星的方向，以接收或发送信号。
其次是角度的调整，卫星天线的角度需要根据卫星的轨道和位置进行调整，以确保信号的传输质量。
调整和控制卫星天线可以通过驱动机构来实现，驱动机构可以根据预设的参数自动调整卫星天线的方向和角度。
总结：卫星天线是卫星通信系统中不可或缺的组成部分，它通过接收和发送信号，实现了地面站与卫星之间的通信。
常用卫星通信天线介绍
常用卫星通信天线介绍（一）寇松江(爱科迪信息通讯技术有限公司，北京，100070)E -mail:天线是卫星通信系统的重要组成部分，是地球站射频信号的输入和输出通道，天线系统性能的优劣影响整个通信系统的性能。
地球站与卫星之间的距离遥远，为保证信号的有效传输，大多数地球站采用反射面型天线。
反射面型天线的特点是方向性好，增益高，便于电波的远距离传输。
反射面的分类方法很多，按反射面的数量可分为双反射面天线和单反射面天线；按馈电方式分为正馈天线和偏馈天线；按频段可分为单频段天线和多频段天线；按反射面的形状分为平板天线和抛物面天线等。
下文对一些常用的天线作简单介绍。
1．抛物面天线抛物面天线是一种单反射面型天线，利用轴对称的旋转抛物面作为主反射面，将馈源置于抛物面的焦点F上，馈源通常采用喇叭天线或喇叭天线阵列，如图1所示。
发射时信号从馈源向抛物面辐射，经抛物面反射后向空中辐射。
由于馈源位于抛物面的焦点上，电波经抛物面反射后，沿抛物面法向平行辐射。
接收时，经反射面反射后，电波汇聚到馈源，馈源可接收到最大信号能量。
图1 抛物面天线抛物面天线的优点是结构简单，较双反射面天线便于装配。
缺点是天线噪声温度较高；由于采用前馈，会对信号造成一定的遮挡；使用大功率功放时，功放重量带来的结构不稳定性必须被考虑。
2．卡塞格伦天线卡塞格伦天线是一种双反射面天线，它由两个发射面和一个馈源组成，如图2所示。
主反射面是一个旋转抛物面，副反射面为旋转双曲面，馈源置于旋转双曲面的实焦点F1上，抛物面的焦点与旋转双曲面的焦点重合，即都位于F2点。
从从馈源辐射出来的电磁波被副反射面反射向主反射面，在主反射面上再次被反射。
由于主反射面的焦点与副反射面的焦点重合，经主副反射面的两次反射后，电波平行于抛物面法向方向定向辐射。
对经典的卡塞格伦天线来说，副反射面的存在遮挡了一部分能量，使得天线的效率降低，能量分布不均匀，必须进行修正。
修正型卡塞格伦天线通过天线面修正后，天线效率可提高到0.7—0.75，而且能量分布均匀。
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常用卫星通信天线简介
天线是卫星通信系统的重要组成部分，是地球站射频信号的输入和输出通道，天线系统性能的优劣影响整个通信系统的性能。
地球站与卫星之间的距离遥远，为保证信号的有效传输，大多数地球站采用反射面型天线。
反射面型天线的特点是方向性好，增益高，便于电波的远距离传输。
反射面的分类方法很多，按反射面的数量可分为双反射面天线和单反射面天线；按馈电方式分为正馈天线和偏馈天线；按频段可分为单频段天线和多频段天线；按反射面的形状分为平板天线和抛物面天线等。
下文对一些常用的天线作简
单介绍。
1．抛物面天线
抛物面天线是一种单反射面型天线，利用轴对称的旋转抛物面作为主反射面，将馈源置于抛物面的焦点F上，馈源通常采用喇叭天线或喇叭天线阵列，如图1所示。
发射时信号从馈源向抛物面辐射，经抛物面反射后向空中辐射。
由于馈源位于抛物面的焦点上，电波经抛物面反射后，沿抛物面法向平行辐射。
接收时，经反射面反射后，电波汇聚到馈源，馈源可接收到最大信号能量。
图1 抛物面天线
抛物面天线的优点是结构简单，较双反射面天线便于装配。
缺点是天线噪声温度较高；由于采用前馈，会对信号造成一定的遮挡；使用大功率功放时，功放
重量带来的结构不稳定性必须被考虑。
2．卡塞格伦天线
卡塞格伦天线是一种双反射面天线，它由两个发射面和一个馈源组成，如图2所示。
主反射面是一个旋转抛物面，副反射面为旋转双曲面，馈源置于旋转双曲面的实焦点F1上，抛物面的焦点与旋转双曲面的焦点重合，即都位于F2点。
从从馈源辐射出来的电磁波被副反射面反射向主反射面，在主反射面上再次被反射。
由于主反射面的焦点与副反射面的焦点重合，经主副反射面的两次反射后，电波平行于抛物面法向方向定向辐射。
对经典的卡塞格伦天线来说，副反射面的
存在遮挡了一部分能量，使得天线的效率降低，能量分布不均匀，必须进行修正。
修正型卡塞格伦天线通过天线面修正后，天线效率可提高到0.7—0.75，而且能量分布均匀。
目前，大多数地球站采用的都是修正型卡塞格伦天线。
卡塞格伦天线的优点是天线的效率高，噪声温度低，馈源和低噪声放大器可以安装在天线后方的射频箱里，这样可以减小馈线损耗带来的不利影响。
缺点是
副反射面极其支干会造成一定的遮挡。
图2 卡塞格伦天线
3．格里高利天线
格里高利天线也是一种双反射面天线，也由主反射面、副反射面及馈源组成，如图3所示。
与卡塞格伦天线不同的是，它的副反射面是一个椭球面。
馈源置于椭球面的一个焦点F1上，椭球面的另一个焦点F2与主反射面的焦点重合。
格里高利天线的许多特性都与卡塞格伦天线相似，不同的是椭球面的焦点是一个实
焦点，所有波束都汇聚于这一点。
图3格里高利天线
4．环焦天线
对卫星通信天线的总要求是在宽频带内有较低的旁瓣、较高的口面效率及较高的G/T值，当天线的口面较小时，使用环焦天线能较好地同时满足这些要求。
因此，环焦天线特别适用于VSAT地球站。
环焦天线由主反射面、副反射面和馈源喇叭三部分组成，结构如图4所示。
主反射面为部分旋转抛物面，副反射面由椭圆弧CB绕主反射面轴线OC旋转一周构成，馈源喇叭位于旋转椭球面的一个焦点M上。
由馈源辐射的电波经副反射面反射后汇聚于椭球面的另一焦点M’，M’是抛物面OD的焦点，因此，经主反射面反射后的电波平行射出。
由于天线是绕机械轴的旋转体，因此焦点M’构成一个垂直于天线轴的圆环，故称此天线为环焦天线。
环焦天线的设计可消除副反射面对对电波的阻挡，也可基本消除副反射面对馈源喇叭的回射，馈源喇叭和副反射面可设计得很近，这样有利于在宽频带内降低天线的旁瓣和驻波比，提高天线效率。
缺点是主反射面地利用率低，如图4所示，AA’间的区域没有作
用。
图4环焦天线
5．偏馈型天线
无论是抛物面天线，还是卡塞格伦天线，都有一个缺点，总有一部分电波能量被副反射面阻挡，造成天线增益下降，旁瓣增益增高。
可以使用天线偏馈技术
解决这个问题。
所谓偏馈天线，就是将馈源和副反射面移出天线主反射面的辐射区，这样就不会遮挡主波束，从而提高天线效率，降低旁瓣电平。
偏馈型天线广泛应用于口径较小的地球站。
这类天线的几何结构比轴对称天线的结构要复杂得多，特别是双反射面偏馈型天线，其馈源、焦距的调整要复杂得多。
图5偏馈天线
6．双频段天线
如果使用频率选择表面（FSS）作副反射面，就可以构成双频段天线。
FSS是一种空间滤波器，通过在空间放置周期性的金属贴片或金属缝隙构成，它在某些频率可让电磁波无衰减的通过，而在另外一些频率将电磁波完全反射。
其结构及电磁特性如图6所示，在频率f1电磁波被完全反射，在频率f2电磁波完全通过。
如果我们使用这样的FSS作副反射面，并使馈源1工作在f1，馈源2工作在f2，则两个馈源可无干扰地工作在同一副天线上，如图7所示。
利用相同地原理，可
制成多频段天线，这种技术已在卫星上得到应用。
这种天线地优点是可有效利用
反射面，降低天线重量。
图6 FSS的结构及电磁特性
图7双频段天线
用卫星通信天线介绍（二）
平板天线
寇松江
（爱科迪信息通讯技术有限公司，北京，100070）
E-mail: *********************
1.平板天线介绍
平板天线采用阵列天线技术，将几十上百甚至上千个天线单元集成在一块平板上，以获得较高的增益。
平板天线主要应用在雷达方面，近年来平板技术开始出现在卫星通信领域。
平板天线的天线单元种类很多，常用的有微带贴片、波导缝隙、喇叭天线等。
平板天线可分为平板、平板相控阵、平板抛物面等类型。
2.平板天线与抛物面的比较
平板天线剖面低，易于小型化设计；平板天线的波束可赋形，可设计为多波束；易进行共形设计；平板相控阵天线更加适合高速载体上的动中通信。
平板天线的增益一般比同口径抛物面天线低，因为它的辐射效率、口径效率较抛物面低。
笔者认为，平板天线更适合于低剖面动中通方向的应用。
3.常见Ku波段平板天线介绍
平板天线的应用频带很宽，本文仅涉及Ku频段的天线。
（1）StealthRay 低抛面相控阵天线
StealthRay系列天线是Ku频段低剖面、双向动中通相控阵天线，是美国Raysat Anten na Systems（RAS）公司的产品。
该公司是Raysat集团公司中的一员。
Rasat在1997年获得了相控阵技术专利，并将其应用于卫星通信天线的开发之中。
相控阵天线最大的优势是波束方向的改变是电扫，而不是传统的机械扫描。
波束方向改变迅速，无惯性。
非常适合高速运动载体的通信。
StealthRay系列的最新产品是StealthRay 5000，其外形如图1所示。
尺寸为115 L x 90 W x 21 H cm，外观优雅漂亮。
跟星性能极为优良。
图1 StealthRay 5000
其内部结构如图2所示，天线面为微带阵列结构，共四片，两片接收，两片发射，采用分片式布局，以压低天线高度。
射频方面采用极化自适应和空间波束合成技术。
发射增益29dBi，接收增益28dBi。
详细信息请参阅 2009年10月29日博客《超低抛面相控阵动中通卫星通信天线StealthRay 3000》。
图2 StealthRay 5000 内部结构
（2）Mijet平板动中通天线
Mijet 系列天线是以色列公司Starling-com的产品，它是Ku频段平板动中通天线。
Star ling-com公司最初生产空载动中通卫星通信天线，剖面低，增益高，性能好。
Mijet天线装在飞机上的情况如图3所示。
天线直径76cm，高度15cm，重量50Kg。
图3 Mijet平板动中通天线
Mijet内部结构如图4所示。
采用分片结构，一片发射，两片接收。
天线面采用微带阵列结构。
EIRP＝42dBW，G/T值＝11dB/K。
图4 Mijet内部结构
近年来Starling-com推出一款汽车上使用的Ku频段平板动中通天线StarCar，其外形及内部结构如图5所示。
但StarCar的销售情况并不好。
与StealthRay相比，StarCar在跟星性能方面还有待改进，毕竟空载平台与车辆平台的运动规律有很大不同。