极化角定义

卫星接收天线的极化角

通常，对于卫星广播和卫星通信中使用的线极化方式有两种不同的定义方法：

（1） 倾斜线极化( canted linear polarization)

定义垂直极化矢量垂直于卫星天线波束中心的轴线，并且位于该轴线和波束中心当地的铅垂线所构成的平面之内。定义水平极化矢量垂直于卫星天线波束中心的轴线，并且位于波束中心当地的地平面之内。

（2）赤道线极化( equatorial linear polarization)

定义垂直极化矢量垂直于卫星天线波束中心的轴线，并且位于该轴线和地球地轴所构成的平面之内。定义水平极化矢量垂直于卫星天线波束中心的轴线，并且位于地球的赤道平面之内。

通常广播卫星采用赤道线极化的定义，同时我们可以看出线极化与卫星天线波束中心的位置密切相关的。

极化角不是按360度计算的. 它是从0度按顺时针方向递增到+180度为止; 和从0度按逆时针方向递增到-180度为止. +-0度在同一个位置上, +-180度也在同一个位置上.

极化角的计算公式是：P = arc tg (sin Δφ / tgθ ), 式中Δφ为接收地点经度与卫星定点经度之差，θ为接收地点的纬度值，显然当Δφ = 0时，极化角P = 0，如本地经度为128度，接收128度日本JCSA T-3卫星时，极化角为0度，除此之外均存在一定的倾角。当计算结果为负值时，表示的是接收南偏西的卫星，此时高频头应逆时针旋转（人面对天线接收面调整）；极化角为正值时，表示接收的是南偏东的卫星，高频头应顺时针旋转，即顺转为正，逆转为负，一定不要搞混。还可简记为：不管天线原来在什么位置，只要天线向东转，调整极化角时，高频头一定顺时针旋转，反之亦然。

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）。地面接收天线极化的定义是以卫星接收点的地平面为基准，天线馈源（或极化器）矩形波导口窄边平行于地平面，则电场矢量平行于地平面，定义为水平极化；反之馈源矩形波导口窄边垂直于地平面定义为垂直极化如图3所示。

图3

地面接收天线与卫星辐射电磁波必须满足极化匹配的条件，即水平－水平，垂直－垂直。假定卫星波束中心与卫星同经度，那么与星下点同经度（但纬度不同）的非星下点接收天线能很好地与卫星辐射电磁波匹配，而与星下点不同经度的非星下点接收天线的极化必须旋转一个角度（即极化角，这个极化角也等于星下点的接收天线所在的地平面与非星下点的接收天线所在的地平面之间的交角）才能与卫星电波相匹配。如图4所示

图4

地面接收天线的极化角P可用下式计算：

P = arctg[sin(ψs-ψg)/tgθ] ------------------------------- (3)

从公式可以看出极化角是卫星与接收站经度差及接收站纬度的函数。相同经度的接收站，p值为0；相同纬度的地球站，经度差越大，p绝对越值大，这从直观上也容易理解。如果波束中心与星下点的经度不同，以上式计算将存在误差，但公式（1）可作为接收站极化调整的理论基础依据。如果卫星波束中心与卫星经度不同甚至相差较大，那么只需将公式（3）中的卫星经度ψs换成波束中心的经度ψc就可以了。当然计算结果也只是一个理论值，实际的极化角由具体调整来确定。

P = arctg [sin (ψc -ψg ) / tgθ] -------------------------------- (4)

ψc：波束中心的经度。

一般实际的极化角在公式3和4两个计算结果之间,更接近公式（3）的计算结果。