首页 理论教育 楼宇自动化技术与应用理实一体化教程的卫星接收天线介绍

楼宇自动化技术与应用理实一体化教程的卫星接收天线介绍

时间:2023-08-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:3)不锈钢天线。不过1.0m以上尺寸的天线运输不方便,价格也较贵。而大口径天线恰好相反,由于半功率角较小,故天线指向的调整比较困难,而且对卫星的漂移比较敏感,因此一般口径在7m以上的大中型天线都会安装自动跟踪装置。衡量接收弱信号时的一个重要的参数,进入天线的噪声主要来自银河系的宇宙噪声和来自大地、大气层的热噪声。

楼宇自动化技术与应用理实一体化教程的卫星接收天线介绍

1.天线的材质

卫星天线按材质可分为板状天线和网状天线两种类型,下面简要地介绍板状天线。

(1)反射面的材质 板状天线依据反射面的材质,有钢板、铝板不锈钢玻璃钢、塑酯等多种类型。

1)钢板天线。天线由钢板通过模具冲压成型,产量大,造价低,目前在个人接收中使用率最高。

2)铝板天线。天线由铝板通过模具冲压成型,重量轻、不生锈,自身保护性好,当划伤铝面保护层后在很短时间内,生成微薄铝氧化膜,自行保护;但强度差、易变形,早期使用较多。

3)不锈钢天线。天线采用不锈钢材料压制,耐腐蚀、强度高,但价格也较高,使用不普遍。

4)玻璃钢天线。天线由玻璃纤维增强型片状模塑料(SMC材料)经高温高压制成,纤维内层夹置铝箔、金属网或表面喷涂金属漆,可反射卫星信号,用于接收高增益的Ku波段信号。采用金属漆、铝箔作夹层的天线重量轻、耐腐蚀,但反射材料牢固性很差,寿命短,在早期使用较多。而采用金属网作夹层的天线,牢固性好、寿命长、重量轻、耐腐蚀,目前采用此法较多。

5)塑酯天线。天线由塑酯材料制成,内层夹置钢丝网用于卫星信号反射,其特点是耐腐蚀、精度高、强度高,具有装饰性和隐蔽性。

(2)反射面的结构 在板状天线里,根据反射面的结构又分为整板和分瓣两种。

1)整板天线。天线的反射面由整块板材冲压而成,天线精度高、安装方便且信号增益稳定,一般口径尺寸在0.35~1.80m之间,多用在偏馈天线和小尺寸的正馈天线上。不过1.0m以上尺寸的天线运输不方便,价格也较贵。

2)分瓣天线。天线的反射面由多个瓣片组合而成,分瓣天线常见的有6、9、10、12瓣,根据包装运输的要求,每瓣外沿口压成推入式,便于叠放,方便运输。分瓣天线对安装要求严格,其效率低于同规格的整板天线。

2.天线的主要特性参数

在工程上,常用一些参数来表征天线的特性,如方向图、主瓣宽度、副瓣电平、增益、极化、频带宽度、驻波比、噪声温度和天线的风荷等。对C波段天线电性能的要求,可参阅国家标准GB11442-95,对Ku波段天线电性能的要求,可参阅国家标准GB/T16954-1997。

1)效率(η)。天线实际向匹配负载输出的最大功率和假定天线无损耗时向匹配负载输出的最大功率之比。天线的效率一般为40%~70%,扁馈天线的效率可达80%左右。

2)增益(G)。天线在最大辐射方向上某一距离处的辐射功率密度,与输入功率相同的无方向性天线,在同一距离处的辐射功率密度的比值。接收的信号越弱,对天线增益的要求就越高。天线的增益与天线的口径有关,与天线半径的平方成正比,天线口径越大,增益就越高。天线的增益还与信号频率有关,与信号频率的平方成正比,频率越高,增益就越高。(www.xing528.com)

3)主瓣宽度。天线的中心波瓣称为主瓣,其余都是旁瓣,旁瓣越少、越小越好。主瓣包含有最大辐射方向的波瓣,在这个方向上天线有最好的辐射特性,天线接收的信号主要来自主瓣。

主瓣宽度表示其接收信号的角度范围,波瓣宽度越窄,接收的卫星信号的角度就越窄;波瓣宽度太大,就容易将邻近卫星的信号接收下来,而造成干扰。波瓣宽度和天线口径、信号频率成反比,口径越大,波瓣宽度越小;信号频率越高,波瓣宽度越小。

主瓣宽度常用半功率角来反映,半功率角越小,方向性越强,功率辐射越强。半功率角(HP)计算公式如下

HP≈70λ/D

式中,HP表示半功率角,单位为度;λ表示工作波长,单位为m;D表示天线直径,单位为m。

由公式可以看出,天线的半功率角与天线的直径成反比,与工作波长成正比。也就是说,小口径天线的半功率角比较大,因此调整天线指向相对比较容易,另外对卫星的漂移也不太敏感。而大口径天线恰好相反,由于半功率角较小,故天线指向的调整比较困难,而且对卫星的漂移比较敏感,因此一般口径在7m以上的大中型天线都会安装自动跟踪装置。

4)噪声温度(Ta)。衡量接收弱信号时的一个重要的参数,进入天线的噪声主要来自银河系的宇宙噪声和来自大地、大气层的热噪声。在C波段,宇宙噪声很小,主要是大地和大气层的热噪声。

在Ku波段,这些噪声也随着频率的增加而增大。噪声温度还与天线的仰角、口径、效率、精度、焦距/口径比等因素有关。仰角越小,信号穿过大气层厚度越大,从而气象噪声、大气噪声越强,噪声温度越大。口径越大,波束越窄,噪声温度越小。

5)品质因素(G/Ta)。天线的增益与天线的噪声温度的比值。天线的品质因素越大,表明天线的增益越大,噪声温度越小,天线的性能就越优良。

6)焦距口径比。正馈天线的焦距,为天线中心点到主焦点之间的距离,其焦距(F)计算公式如下

F=D2/16H

式中,D表示天线直径,单位为m;H表示天线口面到锅底中心距离,即深度,单位为m。

常见的正馈天线焦距口径比F/D在0.3~0.4之间,其中F表示天线抛物面的焦距,D表示天线口面直径。根据数学理论计算表明:当F/D=0.38时,旋转抛物面天线的性能最好,故此一般的成品正馈抛物面天线大都是采用该焦距口径比。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈