卫星电视接收天线 1. 地面接收站的组成 卫星地面接收站的基本组成可分为室外部分、室内部分两大部分。如图10.2所示, ? 图10.2? 卫星电视地面接收站的基本组成 室外部分主要有天馈系统和高频头组成,天馈系统包括抛物面接收天线、馈源、波导变换器等组成;室内部分主要是卫星电视接收机和接收终端组成。 2. 卫星电视天线的作用 卫星电视接收天线是接收站的前端设备,它实质上是一个电磁波收集器,它的作用就是把反射面内收集到的卫星传送到地面的微弱的电磁波聚集起来并转换成高频电流,然后传送至后面的处理电路处理,它在卫星电视广播系统中是不可缺少的部分,它的性能好坏直接影响到整个系统的接收效果。 3. 常用的卫星电视接收天线 目前,在国内外使用的卫星电视接收天线的种类较多,它们的类型一般和工作频段有关,在U波段常用反射面天线和平面天线,C波段常用反射面天线,L波段采用螺旋天线等。 具体可以分为五种: ① 前馈天线:馈源位于天线反射面的正前方;② 偏馈天线:馈源偏离反射面的口径; ③ 后馈天线:馈源位于天线反射面的后方;④ 螺旋天线:用螺旋线作为信号接收的导体; ⑤ 微带天线:用微带做成天线的形状。下面主要介绍种常用的卫星电视接收天线。 (1)抛物面天线 抛物面天线是由金属的旋转抛物面形的反射镜和放在焦点上的馈源组成。 ? 图10.3? 抛物面天线示意图 如图10.3所示,在xOy平面内,O为抛物线顶点,F为抛物线焦点,f为抛物线的焦距,则抛物线方程为: x2=4fz???????????????????????????????????????? (10.1) 抛物线绕Oz轴旋转成抛物面的方程为: x2+y2=4fz????????????????????????????????????? (10.2) 过F作一与x轴平行且足够远的直线MF作基准,抛物面具有下述两个特性: ① 自焦点F到抛物面上任一点P的距离FP和P点到口面的垂直距离PQ之和为常数; ② 从任意一点P作抛物线的法线PN,在作出和角NPQ角度相等的线,则该线穿过焦点F。 根据以上的原理可知,从卫星发射出来到达天线的电磁波虽然为球面波,但是经过长距离的传输后,到达卫星接收天线时可看成是平行于天线轴向传播的平面波,该波经过抛物面反射后,聚焦到抛物面焦点上的馈源上,大大提高方向性和增益。所以,当天线的轴向对准卫星时,能获得电波能量的{zd0}值。 由于抛物面天线结构简单,制造、安装、维护十分简单方面,而且,性能稳定可靠,该天线的成本较低,所以,它是个体和小范围使用是最为常用的一种卫星接收天线。 (2)卡塞格伦天线 标准的卡塞格伦天线是按照卡塞格伦望远镜制成的后馈式天线,构造如下图10.4所示: ? 图10.4? 卡塞格伦天线原理图 卡塞格伦天线的工作原理:卡塞格伦天线的主反射面和双曲面的焦点重合在F点上,并且位于轴线上,轴线对准卫星,由于卫星发送来的电磁波方向和轴线方向平行,当卫星发射的电磁波到达时,首先由主反射面将电波进行反射到副反射面,再由副反射面发射到馈源上并且聚焦于馈源上,馈源的位置位于副反射面的另一个焦点上。 卡塞格伦天线的优点:天线各部分紧凑,减少了传输过程中产生的噪声和损耗;主副反射面调整方便,效率高;抛物面的焦距很短,降低了整个天线的长度;能很好的抑制噪声。 它的缺点是:由于副反射面的绕射和遮挡,限制了天线效率的提高;小口径天线的效果反而变差;价格昂贵,不是于家庭和小范围使用。 (3)偏馈天线 由于抛物面天线焦点附近的馈源装置的影响,卡塞格伦天线副反射面和支撑架遮挡的影响,从而导致天线的旁瓣增大,增益下降。为了减少这些因素的影响,常常采用偏馈天线。偏馈天线的基本结构如图10.5所示,其中(A)是单反射面天线,(B)是双反射面偏馈天线。 ? 图10.5? 偏馈天线的示意图 偏馈天线并不是故意将馈源位置放偏,而是将抛物面天线的反射面截取一部分作为天线的反射面,馈源的相位中心仍在原抛物面的焦点上,但馈源的{zd0}接收方向指向偏馈反射面的中心。目前KU频段的接收天线较多采用偏馈式天线。 |