卫星天线极化对比分析介绍
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。
卫星通信基础知识(六)卫星天线的方位 仰角 极化角
卫星通信基础知识（六）卫星天线的方位仰角极化角要进行卫星接收，关键点是卫星接收天线的定位，它包括：天线的方位角、仰角和馈源的极化角这三大参数。
1、方位角从地球的北极到南极的等分线称为经线（0－180度），把地球分为东方西方，偏东的经线称为东经，偏西方的经线称为西经。
从地球的东到西的等分线称纬线（0－90度），把地球分为南北半球，以赤道为界（赤道的纬度为0），北半球的纬线称北纬，南半球的纬线称南纬。
我国处于北半球的东方，约在东经75－135度，北纬18－55度之间。
所有的广播电视卫星都分布在地球赤道上空35786.6公里的高空同步轨道的不同经度上，平时我们惯称多少度的卫星，这个度指的是地球的经线。
卫星在地球上的投影称为星下点，它是位于赤道上，经度与卫星经度相同的地方。
如亚太6号卫星的星下点是位于赤道上的东经134度的位置。
我们在寻星时，如果你所在的地方（北半球）的经度大于星下点的经度，那么天线的方位角必定时正南（以正南为基准）偏西，反过来，如果你所在的位置的经度小于星下点的经度，那么天线的方位角是正南偏东。
卫星天线的方位角计算公式是：A＝arctg｛tg(ψs－ψg)/sinθ｝----------(1)公式（1）中的ψg是接收站经度，ψs为卫星的经度，θ为接收站的纬度。
图1是卫星的方位角示意图。
方位角的调整方法很简单，首先用指南针找到正南方，天线方向正对正南方，如果计算的角度A是负值，则天线向正南偏西转动A度，如果A是正值，则天线向正南偏东方向转动A度。
即可完成方位角的调整。
2、仰角 仰角是接收站所在地的地平面水平线于天线中心线所形成的角度，如图2所示。
仰角的计算公式是： .-----------------⑵ 仰角的调整最好是用量角器加上一个垂针作成的仰角调整专用工具进行调整。
方位角和仰角的调整顺序是，先调整好仰角，在调整方位角。
3、极化角 国内或区域卫星一般都是线极化，线极化分为水平极化（以E‖表示）和垂直极化（以E⊥表示）。
电视接收信号线极化和圆极化的区别
卫星电视线极化和圆极化的区别对于线极化，当收信天线的极化方向与线极化方向一致（电场方向）时，感应出的信号最大（电磁波在极化方向上投影最大）；随着收信天线的极化方向与线极化方向偏离越来越多时，感应出的信号越小（投影不断减小）；当收信天线的极化方向与线极化方向正交（磁场方向）时，感应出的信号为零（投影为零）。
线极化方式对天线的方向要求较高。
当然在实际条件下，电磁波传播途中遇到反射折射，会引起极化方向偏转，有时一个信号既可以被水平天线接收，也可以被垂直天线接收，但无论如何，天线的极化方向常常是需要考虑的重要问题。
线极化天线如：C326013。
对于圆极化，无论收信天线的极化方向如何，感应出的信号都是相同的，不会有什么差别（电磁波在任何方向上的投影都是一样的）。
所以，采用圆极化方式，使得系统对天线的方位（这里的方位是天线的方位，和前面所提到的方向系统的方位是不同的）敏感性降低。
因而，大多数场合都采用了圆极化方式。
圆极化天线如C326003B。
打个形象的比喻，线极化类似弯曲在地面上爬行的蛇，圆极化类似蛇绕在木棍上绕行。
再打个比喻，你拿一根绳子，上下摆，绳子传递的波就是线极化形式的；不断地画圆，传递的波就是圆极化的。
卫星电视圆极化高频头和左右极化高频头有什么区别卫星的下行频信号一般有两种极化：线极化与圆极化，线极化又分为水平“H”极化和垂直“V”极化（这种很常见，比如普通的11300的都是属于这种线极化的高频头）；圆极化又分为右旋“R”极化和左旋“L”极化。
因此就有相对应极化的高频头：线极化高频头与圆极化高频头。
圆极化信号的卫星常见的是俄、韩、日三国的还有就是122KU的天浪，还有中星九号，圆极化信号的最大优点就是不须调整极化角。
在国内很难寻找到专用的圆极化馈源和高频头。
（注：现在已经有厂家制造的成品上市了。
）一般都是用线极化馈源高频头来接收圆极化波，但是直接用线极化馈源收视圆极化波信号要损失3DB。
用线极化馈源接收圆极化波常采用的是移相技术，把圆极化波转换成线极化波，这就是在普通线极化馈源中加装移相器，来实现圆极化广播卫星电视信号的正常接收。
天线的极化概要
天线的极化
无线电波的极化是指电场方向和传播方向两者的
关系。
它表示在最大辐射方向上电场矢量的取向。
在实际
中，由于发射天线的具体放置不同，使电场只有垂直或只有
平行于地面方向的分量，前者称为称垂直极化波，我国的广
播发射天线是垂直于地面的，故是垂直极化波；后者称为水
平极化波，我国电视、调频广播用的是水平极化波，它们的发射天线是平衡于地面的，如图2所示。
另外还有螺旋极化波，有左螺旋极化和右螺旋极化之称。
天线的线极化和圆极化
天线的线极化和圆极化在谈到天线的线极化和圆极化时，真是让人感觉像是在看一场科技的魔术表演。
想象一下，天线就像一个舞者，它在空中旋转、跳跃，不断调整自己的姿态，来接收信号。
线极化就好比一个舞者在直线舞台上翩翩起舞，姿势优雅却固定，所有的动作都是沿着一个方向进行。
想想看，就像我们平时看电视，信号强劲，画面清晰，真是让人心情大好。
而圆极化呢？哦，别提多有意思了，圆极化就像那位舞者突然变成了旋转木马，动作变得活泼、灵动，仿佛在和空气中的每一丝波动对话。
无论信号来自哪个方向，它都能优雅地接收，就像你在追逐光影时，如何也能捕捉到那一瞬间的美好。
线极化和圆极化的选择，真是有点“各有千秋”的意思。
比如，线极化的天线在长距离传输信号时特别有效，像是在山头上叫喊的山鹰，声音远远传出去，清晰可闻。
但如果你是在一个繁华的城市中，信号干扰多，那就要考虑圆极化的天线了。
就像在热闹的市场中，转身去找摊位，那种灵活机动的感觉，才能让你轻松找到美味的点心。
再说说应用吧。
线极化的天线常常用在一些传统的通信设备上，比如老式的电视天线。
你知道，很多人为了看电视，还得爬到屋顶上调整角度。
那个时候真是像是在给天线打工，左调右动，简直有点儿“苦中作乐”的味道。
至于圆极化天线，它的身影则活跃在卫星通信、无线网络和导航系统中。
尤其是在军事和航空领域，圆极化天线的表现尤为出色。
想象一下，飞机在高空飞行，信号得稳定到什么程度，才能确保通信顺畅，简直就像飞行员在驾驶舱里，手握方向盘，时刻准备着应对各种挑战。
说到这里，难免要提到一件事。
你有没有觉得，线极化和圆极化的天线就像两个性格迥异的朋友？线极化就像那种踏实稳重的老好人，而圆极化则是那种活泼外向的派对达人。
前者总是给你带来可靠的信息，而后者则总是能带来惊喜。
每当你遇到信号问题，先别急着抱怨，看看是哪个朋友在帮你忙。
两者各有其独特的魅力，真的是让人忍不住想多了解一下。
还有一个不得不提的点就是，天线的安装和方向也很重要。
卫星极化及其调整方法综述
（ 轴 向） ， 我台的卫星天线人网测试结果分别 为： 方位
发射 ＼＼ 水平极化 垂直极化 右旋圆 极化 左 旋圆 极化
水平极化
垂 直极 化
示接 收站 所在 地纬 度 。 当 下 ＞ ０时 ， 意 味着 卫 星轨道 经 度 大于接 收站 所在 地经 度 ， 方 向上卫 星位 于东南 方 向 的赤道平 面上 ； 当Ｔ ＜ Ｏ 时， 则与 之相反 。 极化 角是 天线 调整 中和方位 角 、仰 角 同样 重要 的三个 角度之 一 ， 如
／ ／
入
／
＼
４ 圆极 化 与线 极 化 的 相 互转 化
圆极化和线极化波之间可实现相互转化 ， 两个等 幅，相位相差 ９ ０ 。 的线极化波可以合成为一个 圆极化 波， 同理 ， 一个圆极化波可以分解 为两个等幅正交 的 线极化波。 一个线极化波可以分解为两个旋转方向相 反的圆极化波。同理 ， 两个旋转方 向相反的圆极化波 可以合 成 为一个线 极化 波 。 我 国唯一 的直 播卫 星 中星
匹配 时造成 的接 收功率 损失 如表 １ 所示 。
表１ 极化形式与极 化损失之间的关系
＼＼ 接 收
旋转 一个 角度 与卫 星极化 匹配 。
一
般 规 定 接 收点 地 平 面 与极 化 波 电场 平 面 之 间
的夹 角为 接收极 化 角 。 极 化角 ＂ ｒ ＝ ｔ ｇ （ ｓ ｉ ｎ Ａ ｋ ／ ｔ ｇ ｑ ￣ ） ， 其 中 △ 入代 表 卫 星 定 点经 度 与 接 收 站 所在 地 经 度 差 ， ‘ ｐ 表
的放置 角度 。 由于后馈 天线 对 电磁波 进行 两次 反射 ，
对 电磁 波 的极 化方 向没 有改 变 ， 直接利 用 图 ２ 的移 相 器 角度 就可 以。但是 如果 是前 馈天线 ， 电磁波 经过 一
卫星天线仰角方位角极化角参数
安庆部分卫星接收仰角、方位角、极化角参数<近似值）117.0 接收地纬度30.5注：方位角——正北为0度<也就是正南为180度），顺时针为增加<由南向西）。
仰角——水平为0度，向上增加。
偏馈天线实际仰角<铅垂线与长轴的夹角）正装时等于卫星仰角减去角度差<偏焦角）。
倒装时等于卫星仰角加上角度差<偏焦角）。
b5E2RGbCAP极化角——就是高频头相对于标准位置<C头，以高频头0刻度平行于地面<3点钟方向）为0度或者高频头0刻度垂直于地面<6点钟方向）为0度，ku头，0刻度对应高频头上的F头朝指向时间4：30位置<见下图），对于KU波段弯头来讲，把弯头长边与地面垂直规定为极化角0度。
）所旋转的角度，顺时针为正，逆时针为负。
极化角只是个理论值，实际操作时还要进行细调。
p1EanqFDPw中卫偏馈偏焦角：S035 0.35m 中卫天线偏焦角 24.62度 S040 0.40m 中卫天线偏焦角 24.62度 S046 0.46m 中卫天线偏焦角 24.62度 S055 0.50m 中卫天线偏焦角 24.62度 S060 0.60m 中卫天线偏焦角 22.75度 S065 0.65m 中卫天线偏焦角 24.62度 S075 0.75m 中卫天线偏焦角 22.75度 S080 0.80m 中卫天线偏焦角 24.62度 S085 0.85m 中卫天线偏焦角 24.62度 S090 0.90m 中卫天线偏焦角 24.62度S100 1.00m 中卫天线偏焦角 24.62度S120 1.20m 中卫天线偏焦角 24.62度S150 1.50m 中卫天线偏焦角 24.62度申明：所有资料为本人收集整理，仅限个人学习使用，勿做商业用途。
卫星天线仰角、方位角、极化角参数
安庆部分卫星接收仰角、方位角、极化角参数（近似值）
接收地经度117.0 接收地纬度30.5
注：
方位角——正北为0度（也就是正南为180度），顺时针为增加（由南向西）。
仰角——水平为0度，向上增加。
偏馈天线实际仰角（铅垂线与长轴的夹角）正装时等于卫星仰角减去角度差（偏焦角）。
倒装时等于卫星仰角加上角度差（偏焦角）。
极化角——就是高频头相对于标准位置（C头，以高频头0刻度平行于地面（3点钟方向）为0度或者高频头0刻度垂直于地面（6点钟方向）为0度，ku头，0刻度对应高频头上的F头朝指向时间4：30位置（见下图），对于KU波段弯头来讲，把
弯头长边与地面垂直规定为极化角0度。
）所旋转的角度，顺时针为正，逆时针为负。
极化角只是个理论值，实际操作时还要进行细调。
中卫偏馈偏焦角
S035 0.35m 中卫天线偏焦角 24.62度
S040 0.40m 中卫天线偏焦角 24.62度
S046 0.46m 中卫天线偏焦角 24.62度
S055 0.50m 中卫天线偏焦角 24.62度
S060 0.60m 中卫天线偏焦角 22.75度
S065 0.65m 中卫天线偏焦角 24.62度
S075 0.75m 中卫天线偏焦角 22.75度
S080 0.80m 中卫天线偏焦角 24.62度
S085 0.85m 中卫天线偏焦角 24.62度
S090 0.90m 中卫天线偏焦角 24.62度
S100 1.00m 中卫天线偏焦角 24.62度。
卫星天线方位角、仰角和极化角
卫星天线⽅位⾓、仰⾓和极化⾓1、⽅位⾓：通常我们通过计算软件或在资料中得到的结果应该是以正南⽅向为标准，将卫星天线的指向偏东或偏西调整⼀个⾓度，该⾓度即是所谓的⽅位⾓。
⾄于到底是偏东还是偏西，取决于接收地与欲接收卫星之间的经度关系，以我们所在的北半球为例，若接收地经度⼤于欲接收卫星经度，则⽅位⾓应向南偏西转过某个⾓度；反之，则应向东转过某个⾓度。
正南⽅向⽤指南针来测定，但是由于地理南极和地磁场南极并⾮完全重合，所以选好⽅位⾓之后还得做⼀些修正才有可能接收到最强的卫星信号。
2、仰⾓：是天线轴线与⽔平⾯之间的夹⾓。
正馈天线的轴线很明确，是⾼频头所在位置与天线中⼼的连线；偏馈天线的轴线就没那么明确了，我仔细观察了偏馈天线的结构和形状，得出结论：轴线应该与⽀撑KU头的L型杆基本平⾏。
后来我照此结论去调节偏馈天线的仰⾓，结果调了两天也收不到76.5的亚太2R。
⼀直调到怀疑⾼频头是不是坏了，都准备再邮购⼀个新的⾼频头了，但是在那天下午，我突发奇想，想利⽤太阳光来检查⼀下偏馈天线的焦点位置，于是将L型杆对准太阳（调节天线位置，使得L型杆的在地⾯上的影⼦汇聚成⼀点），结果发现被天线反射的太阳光并没有会聚于⾼频头所在位置，⽽是在其上⽅⼀点的位置（⽤⼿在该位置可以接受到会聚的太阳光线，也可以据此来判定天线的聚焦性能），然后将天线仰⾓减⼩，使得光线会聚点正好在⾼频头所在位置，测量刚才两个不同位置下L型杆与⽔平⾯之间的夹⾓相差有⼗度左右。
⾄此⽅才恍然⼤悟原先为什么找不到那该死的亚太2R了：我所在地接收该星的仰⾓应为30度，那么L型杆与⽔平⾯之间的夹⾓应该调成20度左右（我是这样调节的：在L型杆上拴⼀根下挂重物的细绳，⽤量⾓器测量该线与L型杆之间的夹⾓θ，则L型杆与⽔平⾯之间的夹⾓必为90-θ，即只要调节θ，使之等于70度就可以了），⽽我将L型杆与⽔平⾯之间的夹⾓调成30度，然后作正负5度左右的调整，当然就找不到星星了！将该⾓度修正之后，在计算好的⽅位⾓附近适当调整，表明信号质量的红条⼦马上就窜了出来！那时候的感觉怎⼀个“爽”字了得！3、极化⾓：⽬前我们所能收视的卫星信号⼤多采⽤所谓的线极化⽅式传送，可以在同⼀个转发器中传送两个相互垂直且互不影响的两个信号，通常这两个⽅向为⽔平（H）和垂直（V）两个⽅向，由于位于⾚道上空的卫星经度与接收地经度⼀般并不相同，所以卫星发出的⽔平或垂直极化波到达接收地后极化⽅向会发⽣变化，所变化的⾓度即是所谓的极化⾓。
天线的极化天线的极化
（二）基站天线
1、基站天线的分类 基站天线按照天线的辐射方向可以分为定向天线和全向天线（ 亦称无方向性天线）；根据调整方式可分为机械天线和电调天线； 根据极化方式可分为双极化天线和单极化天线。 全向天线的水平方向图为一个圆；定向天线的水平方向图为一 个确定的方向，辐射方向的范围用半功率角描述，角度越小，方向 性越尖锐。
二基站天线二基站天线2基站天线美化与伪装的应用二基站天线场景分类场景描述美化伪装方式广场视野开阔绿化较好周围建筑较少仿生树景观塔灯箱型街道人流量大车流量大话务量高要求天线高度不高灯箱型天线遮挡或隐蔽风景区绿化好景观优美仿生树景观塔商业区楼房密集楼房高度较高大楼造型丰富一体化天线广告牌变色龙外罩住宅小区低层住宅小区楼顶结构一般为斜坡楼房高度较低一体化天线特型天线高层住宅小区楼顶结构一般为平顶楼房高度较高方柱型外罩圆柱形外罩空调室外机外罩工厂区建筑物较低的工厂区水罐型外罩灯杆型外罩景观塔仿生树建筑物较高的工厂区广告牌方柱型外罩圆柱形外罩空调室外机外主干道路铁路高速公路国道等车流量大周围环境开阔天线高度较高仿生树景观塔广告牌
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（四）天线的技术指标
5、天线的倾角 当天线垂直安装时，天线辐射方向图的主波瓣将从天线中心开 始沿水平线向前。为了控制干扰，增强覆盖范围内的信号强度，即 减少零凹陷点的范围，一般要求天线主波束有一个下倾角度。 天线下倾有两种方式：机械的方式和电调方式。机械天线即指 使用机械调整下倾角度的移动天线，机械天线的天线方向图容易变 形，其最佳下倾角度为1°~5°；电调天线即指使用电子调整下倾 角度的移动天线，电调天线改变倾角后天线的方向图变化不大。
问题引入
• 移动通信网络为用户提供优质的无线接入服务于其特有 的工程技术是密切相关的。
• 那么移动通信中的天线是什么？无线电波在传播中有哪 些特点？
广播电视卫星接收的极化概念和极化调整分析
广播电视卫星接收的极化概念和极化调整分析作者：赵文凯蔡金涛来源：《科技资讯》2014年第04期摘要：近几年来，在科学技术的推动下，我国的广播电视事业发展快速。
广播的接收在技术的推进下，从原来的短波，发展到微波和卫星；接收信号由模拟信号向数字信号变化，卫星接收由原来的单极化到现在的双极化。
本文对广播电视卫星接收的极化概念和极化调整进行了详细的分析。
关键词：广播电视卫星接收极化概念极化调整中图分类号：TN943.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（a）-0017-01在先进技术的推动下，广播传输的手段日益技术化，这如同一把双刃剑，给我们的工作带来极大便利的同时增加了进行后期检修和维护的难度，需要先进的技术支撑才能完成上面的工作。
以双极化进行技术支撑的现代卫星，利用相同的信道可以传输两种不同的节目，节目共用一个信道，节约了很大一部分的频道资源，这种方式对极化调整的要求很高，必须具有较高的准确度和较强的精确度，否则，在极化调整的时候会出现错误，错误导致信号的灵敏度较低，信号的能力就会下降，所以，为了确保广播电视台的各种节目能够安全优质的及时传播出去，需要对广播电视系统进行极化分析和调整。
1 对于极化的认识理论对技术具有重要的支撑作用，如果不了解电磁波极化的知识，那么就无法进行有效的技术调整。
极化主要是指电磁波瞬时电场矢量在与电波传播方向垂直的平面内的变化轨迹。
其移动的方向和电场矢量的方向具有一致性。
极化的方式也具有不同的类型，分类的主要依据是电波的运动轨迹，不同的运动轨迹具有不同的极化方式，圆形和直线分别对应的是圆极化和线极化。
从现在的情况来看，我国使用的一些专用卫星一般都是线极化方式。
关于极化的定义，不同的实体具有不同的定义，卫星辐射极化波和地面接收天线的极化内容具有很大的差别，立足点也不尽相同。
我们以卫星轴系为基础，进行卫星辐射极化的分析和研究。
极化分为水平极化和垂直极化。
双极化与变极化微带天线的研究
双极化与变极化微带天线的研究随着无线通信技术的快速发展，天线作为无线通信系统的重要组件，其性能对整个系统的性能有着至关重要的影响。
双极化与变极化微带天线作为近年来研究的热点，具有小型化、宽频带、多频段等优点，在无线通信、卫星导航、雷达探测等领域具有广泛的应用前景。
本文旨在探讨双极化与变极化微带天线的研究，重点其设计方法、性能分析与优化等方面。
双极化微带天线是指具有两种不同极化状态的天线，如+45°/-45°极化、+90°/-90°极化等。
变极化微带天线则是指能够在两种或多种极化状态之间动态切换的天线。
目前，双极化与变极化微带天线的研究已取得了一定的成果。
例如，研究人员通过对微带天线结构的巧妙设计，实现了高性能的双极化微带天线；同时，变极化微带天线的动态切换能力也为无线通信系统提供了更加灵活的配置。
然而，现有研究大多于特定结构和材料下的双极化与变极化微带天线设计，缺乏对一般性设计方法和优化策略的探讨。
本文从理论分析和实验设计两个方面对双极化与变极化微带天线进行了研究。
基于电磁场理论，建立了微带天线的数学模型，并采用有限元方法对天线性能进行仿真分析。
结合实验测试，对所设计的双极化与变极化微带天线进行了性能评估，验证了理论分析的正确性。
本文还对比了不同研究报告的结果，以客观地评估所设计天线的性能优势。
通过对双极化与变极化微带天线的理论和实验研究，本文获得了以下重要结果：双极化微带天线的性能受到馈电点位置、贴片形状等因素的影响。
通过优化设计，本文所设计的双极化微带天线在±45°极化状态下的轴比（AR）低于1 dB，电压驻波比（VSWR）低于5，性能优于大多数现有研究。
变极化微带天线的设计重点在于切换机制的实现。
本文采用多层结构、可变贴片和交换馈电等技术，设计出一种能在+45°/-45°和+90°/-90°两种极化状态之间动态切换的天线。
不同天线类型的极化原理
不同天线类型的极化原理一、引言无线通讯技术的快速发展使得通信系统对天线性能的需求越来越高，天线的极化类型在此背景下显得尤为关键。
天线的极化类型主要包括线极化和圆极化两种类型。
线极化又可分为垂直极化和水平极化。
不同的极化类型在不同的应用场景下具有不同的优势和劣势。
本文将分别阐述线极化和圆极化的原理和应用场景。
二、线极化线极化是一种较为常见的天线极化类型，也是目前应用最广泛的一种。
线极化分为两种类型：垂直极化和水平极化。
1.垂直极化原理垂直极化是指电磁波在空间中的电场矢量垂直于地面的一种天线极化类型。
一般电视、电台和移动通信系统中的基站都采用垂直极化，因为这种极化在水平面上传输距离更远和相对稳定。
图1 垂直极化在图1中，发射天线所产生的电磁场垂直于天线的方向，也就是垂直于地面。
在接收端，接收天线所接收到的信号的电场矢量也应该是垂直于地面的。
2.水平极化原理水平极化是指电磁波在空间中的电场矢量平行于地面的一种天线极化类型。
一般无线麦克风、雷达和天空信号接收器等应用采用水平极化。
图2 水平极化在图2中，发射天线所产生的电磁场平行于天线的方向，也就是平行于地面。
在接收端，接收天线所接收到的信号的电场矢量也应该是平行于地面的。
三、圆极化除了线极化外，还有一种天线极化类型为圆极化。
圆极化是指电磁波在空间中的电场矢量作圆形运动的一种天线极化类型。
图3 左旋和右旋圆极化1.左旋圆极化和右旋圆极化圆极化分为两种类型：左旋圆极化和右旋圆极化。
其交替变化的次数每秒要达到一定的频率才能实现，这个频率叫做圆极化频率。
圆极化常用于卫星通信、无线电监测设备以及CT扫描仪等医疗设备中。
在图3中，左旋圆极化的电场矢量沿着逆时针方向旋转；右旋圆极化的电场矢量沿着顺时针方向旋转。
在通信过程中，若发射端以右旋圆极化方式工作，那么接收端必须使用左旋圆极化天线才能收到数据。
同样地，若发射端以左旋圆极化方式工作，那么接收端必须使用右旋圆极化天线才能收到数据。
卫星天线仰角、方位角、极化角参数
安庆部分卫星接收仰角、方位角、极化角参数（近似值）
接收地经度117.0 接收地纬度30.5
注：
方位角——正北为0度（也就是正南为180度），顺时针为增加（由南向西）。
仰角——水平为0度，向上增加。
偏馈天线实际仰角（铅垂线与长轴的夹角）正装时等于卫星仰角减去角度差（偏焦角）。
倒装时等于卫星仰角加上角度差（偏焦角）。
极化角——就是高频头相对于标准位置（C头，以高频头0刻度平行于地面（3点钟方向）为0度或者高频头0刻度垂直于地面（6点钟方向）为0度，ku头，0刻度对应高频头上的F头朝指向时间4：30位置（见下图），对于KU波段弯头来讲，把
弯头长边与地面垂直规定为极化角0度。
）所旋转的角度，顺时针为正，逆时针为负。
极化角只是个理论值，实际操作时还要进行细调。
中卫偏馈偏焦角：
S035 0.35m 中卫天线偏焦角 24.62度 S040 0.40m 中卫天线偏焦角 24.62度 S046 0.46m 中卫天线偏焦角 24.62度 S055 0.50m 中卫天线偏焦角 24.62度 S060 0.60m 中卫天线偏焦角 22.75度 S065 0.65m 中卫天线偏焦角 24.62度 S075 0.75m 中卫天线偏焦角 22.75度 S080 0.80m 中卫天线偏焦角 24.62度 S085 0.85m 中卫天线偏焦角 24.62度 S090 0.90m 中卫天线偏焦角 24.62度 S100 1.00m 中卫天线偏焦角 24.62度 S120 1.20m 中卫天线偏焦角 24.62度 S150 1.50m 中卫天线偏焦角 24.62度。
卫星电视的极化匹配
极化匹配从卫星发射到地面的电磁波是一种电场和磁场互成垂直的平面波，如图一所示。
现代的卫星为了增加有效带宽，通常使用二个特定的极化方向使容量加倍。
对广播卫星来说，有线极化、圆极化两种方式。
线极化较为简单，只要将E场固定为水平和垂直E 电场 E垂直极化卫星卫星 H水平极化E 水平极化90°H 垂直极化H 磁场接收天线接收天线图（一）电磁波的传播图（二）线极化示意图来发射信号就可以产生二个方向的线极化波，如图二所示，图中水平极化的磁场和垂直极化的电场是重合的，因为H、E二个矢量永远成90°，因此有时常常略去H矢量而仅用E矢量来代表，如图中虚线所示。
而要获得圆极化波的旋转，就要将E矢量表示为与原来相差45°的二个分量 EV 和 EH，如图三那样。
然后把一个分矢量的相位比另一个分矢量超前或者滞后，就可以得到左旋或右旋的圆极化波。
理想的极化波在另一个极化方向上 EVE的投影为零。
可惜在实际系统中难以获得纯正的极化波。
例如对线极化来说，垂直极化方向上残留着水平的成分，水平极化方向上也残留着垂直的成分。
在图七中：EV ＝ Esinψ，EH＝Ecosψψ极化纯度是用分贝来表示的，例如水平方向的纯度为： EHcosψ图（三）XPD＝20log （dB）sinψ这个值越大越好。
例如欲接收水平信号，上式表示，如果垂直信号在水平方向上的残余比水平分量小20倍，则XPD约为26dB。
XPD 的降低会使载波干扰比C/I （注：不是载噪比C/N）变坏。
如果排除卫星本身的故障，造成XPD降低的原因是：天线制造误差、接收天线的瞄准误差、以及大气出现的雨雪冰雹等。
东方红三号的信号，各位烧友有没有收到？有一个反常的现象，就是在水平极化上可以收到微弱的垂直信号，或反之在垂直极化上可以收到微弱的水平信号。
这个问题说明了在该卫星上，信号发射的极化器性能不好，在接收端极易产生正交极化干扰。
若假设卫星是正常的，从地面站的角度看，天线的误差是主要因素。
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在国内很难寻找到专用的圆极化馈源和高频头。一般都是用线极化 馈源高频头来接收圆极化波，但是直接用线极化馈源收视圆极化波信号 要损失3dB。用线极化馈 源接收圆极化波常采用的是移相技术，把圆极 化波转换成线极化波，这就是在普通线极化馈源中加装移相器，来实现 圆极化广播卫星电视信号的正常接收。移相器有螺钉移相器和介质移相 器之分，而采用介质移相器较简单，适合业余条件下动手制作。介质移 相器俗称极化片或介质极化片。
4、 圆极化
（1）、圆极化的描述
当无线电波的极化面与大地法线面之间的夹角从0～360°周期的变 化，即电场大小不变，方向随时间变化，电场矢量末端的轨迹在垂直于 传播方向的平面上投影是一个圆时，称为圆极化。在电场的水平分量和 垂直分量振幅相等，相位相差90°或270°时，可以得到圆极化。圆极 化，若极化面随时间旋转并与电磁波传播方向成右螺旋关系，称右圆极 化；反之，若成左螺旋关系，称左圆极化。
电波的极化特性是 由发射天线决定的，反过来不同极化的电波则 要求天线与之极化匹配，即线极化天线只能辐射或接收线极化波，并 且，水平极化天线只能接收由水平极化天线辐射的 水平极化波，不能 接收由垂直极化天线辐射的垂直极化波，反之亦然。圆极化天线只能发 射或接收圆极化波，并且，右旋圆极化天线只能接收右旋圆极化天线发 射的 右旋圆极化波，而不能接收左旋圆极化波，反之亦然。卫星电视 广播有的用线极化波，有的用圆极化波。一般卫星电视接收天线都设计 成能工作于接收线极化和圆极化波两种状态。
（2）、线极化的数学分析
(a) 垂直极化
(b) 水平极化
在三维空间，沿Z轴方向传播的电磁波，其瞬时电场可写为： = + 。
若 =ExmCOS(wt+θx), =EymCOS(wt+θy) ，且 与 的相位差为nπ(n=1,2,3,…) ，则合成矢量的模为:
这是一个随时间变化而变化的量，合成矢量的相位θ为： 合成矢量的相位为常数。可见合成矢量
圆极化信号是指电磁波在传送过程中以螺旋旋转的方式传播。其旋 转方向决定其极化方式。以顺时针方向旋转传播的电磁波称之为右旋极 化，用字母R表示；以逆时针方向旋转传播的电波称之为左旋极化，用 字母Ｌ表示。一些早期发射的卫星采用的是圆极化方式。圆极化电波相 对于线极化电波最主要的优点是接收时不用调整极化角。
抛物面天线常用馈源形式有角锥喇叭、圆锥喇叭、开口波导和波纹 喇叭等。前馈馈源中使用最多的是波纹槽馈源；再有一种叫带扼流槽的 同轴波导馈源。后馈 馈源喇叭常用的是介质加载型喇叭，它是在普通 圆锥喇叭里面加上一段聚四氟乙烯衬套构成的。偏馈天线要选用偏馈馈 源，偏馈馈源盘的波纹呈漏斗状，而正馈馈源的波纹盘为水平状。
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π/2 ，则为右旋极化波，若
落后
π/2 ，则为左旋极化波。
5、椭圆极化
若
与
的幅度和相位差均不满足上述条件时，合成矢量端点的轨迹为一个椭 园。椭圆极化波的椭圆长短轴之比，称为轴比，当椭圆的轴比等于1， 椭圆极化波即是圆极化波。当轴化为∞时，电波的极化为线极化。
根据电场旋转方向不同，椭圆极化和圆极化可分为右旋和左旋两 种。观察者沿波的传播方向看去，电场矢量在截面内顺时针方向旋称右 旋极化，逆时针方向旋转称左旋转化。
天线极化综述
目录
一、天线的极化概念描述 1 二、天线的极化分类 1
1、 线极化 1 （1）、线极化描述 1 （2）、线极化的数学分析 1
2、 天线的馈源系统 2 3、 极化波 3
（1）、极化波的简介与分类 3 （2）、极化波的应用 3 4、 圆极化 3 （1）、圆极化的描述 3 5、 椭圆极化 5 三、总结............................................................................................................................................5
一、天线的极化概念描述
天线的极化特性是以天线辐射的电磁波在最大辐射方向上电场强度 矢量的空间取向来定义的，是描述天线辐射电磁波矢量空间指向的参 数。由于电场与磁场有恒定的关系，故一般都以电场矢量的空间指向作 为天线辐射电磁波的极化方向。
二、天线的极化分类
天线的极化分为线极化、圆极化和椭圆极化。线极化又分为水平极 化和垂直极化；圆极化又分为左旋圆极化和右旋圆极化。
的端点的轨迹为一条直线。
与传播方向构成的平面称为极化面，当极化面与地面平行时，为水平极 化，如图（a）；当极化面与地面垂直时，为垂直极化波，如图（b）。
2、天线的馈源系统
馈源是天线的心脏，它用作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。 （1)有合适的方向图。馈源初级方向图不能太窄，否则抛物面不能被全 部照射；但也不能太宽，以免功率泄漏过多。另外，初级方向图应接近 于旋转对称，最好没有旁瓣和尾瓣。 （2）有理想的波前。圆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，会引起天 线方向图畸变、增益下降、旁瓣升高。 （3）无交叉极化。即无干扰主极化的交叉分量，要求馈源辐射场的交 叉化分量尽可能小。 （4）阻抗变化平稳。要求在工作频段内，馈源的输入阻抗不应变化过 大，以保证和馈线匹配。 （5）尺寸尽量小。完整的馈源系统主要由馈源喇叭、90°移相器和圆 矩变换器几部分组成。馈源按使用的方式可分为前馈馈源和后馈馈源。 按卫星频段可 分为C频段馈源和Ku频段馈源；目前已开发出C和Ku频段 的共用馈源。前馈馈源一般应用于普通的抛物面天线，后馈馈源一般应 用于卡塞格伦天线。
3、 极化波
（1）、极化波的简介与分类
线极化波又有水平极化波和垂直极化波之分。电场的两个分量没有 相位差(同相)或相位差为180度(反相)时，合成电场矢量是直线极化。 当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度 方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。若电场矢量在空间描出 的轨迹为一个圆，即电场矢量是围绕传播方向的轴线不断地旋转，则称 为圆极化波。圆极化波可由两正交且具有90度相位差的分量合成产生， 根据矢量端点旋转方向的不同，圆极化可以是右旋的，也可以是左旋 的。具体判断可按如下方式进行：将右手大拇指指向电磁波的传播方 向，其余四指指向电场强度E的矢端并旋转，若与E的旋转一致，则为右 旋圆极化波；若与E的旋转相反，则为左旋圆极化波。不同极化(偏振) 可看作若干个具有同传播方向同频率的平面电磁波合成的结果。若场矢 量具有任意的取向、任意的振幅和杂乱的相位，则合成波将是杂乱的。
（2）、圆极化的数学分析
(c) 右旋圆极化
(d) 左旋圆极化
若
与
的幅度相等，相位差为(2n+1)π/2 时，则 :
是常数，而相位随时间t而变化：
故合成矢量端点的轨迹为一个圆。 根据电场旋转方向不同，圆极化可分为右旋和左旋两种。观察者沿 波的传播方向看去，电场矢量在截面内顺时针方向旋转（满足右手定 测）称右旋极化，如图（c），逆时针方向旋转（满足左手定测）称左 旋转化，如图（d）。 因此，若
介质极化片的材料要用微波损耗小的聚四氟乙烯，俗称特富龙 Teflon类的有机绝缘材料，也可用有机玻璃或其它塑料片，厚度不够可 用2～3层粘合。C波段介质极化片其实就是一个长方形的绝缘片，长度 约为圆极化波的波长7cm左右，宽度视波导管内径，一般在5.5cm～ 6.0cm间，介质极化厚度约6mm。波导管长筒形介质极化片长度选用一个 波长，如OS-222普斯类，波导管短筒选用半个波长为宜PBI-1200类。
(e) 右旋椭圆极化
(f) 左旋椭圆极化
三、总结
天线的极化应用非常广泛，极化也是天线的一种现象，值得注意的 是，若卫星电视广播的电磁波为右旋圆极化波，但右旋圆极化波经反射 面一次反射则变为左旋圆极化，所以，进入前馈天线馈源的圆极化是左 旋的。对于后馈天线而言，入射波经主、副反射面二次反射后，仍然为 右旋圆极化波。
1、 线极化 （1）、线极化描述
电场矢量在空间的取向固定不变的电磁波叫线极化。有时以地面为 参数，电场矢量方向与地面平行的叫水平极化，与地面垂直的叫垂直极 化。电场矢量与传播方向构 成的平面叫极化平面。垂直极化波的极化 平面与地面垂直；水平极化波的极化平面则垂直于入射线、反射线和入 射点地面的法线构成的入射平面。
（2）、极化波的应用
在移动通信系统中，一般均采用垂直极化的传播方式，雷达、导 航、制导、通信和电视广播上广泛采用圆极化波。因为一个线极化波可 以分解为两个振幅相等、旋向 相反的圆极化波，一个椭圆极化波可以 分解成两个不等幅的、旋向相反的圆极化波，用圆极化天线来接收信号 的话，不管发射的极化方式如何肯定能收到信号，不会 出现失控的情 况。