谈谈微波天线调整中的有关极化问题

谈谈微波天线调整中的有关极化问题

摘要：电磁波的极化通常是指电场的极化，它是指电场矢量的端点随时间变化

的轨迹。电场矢量与磁场矢量所确定的平面称为极化面。电磁波的极化分为三种

情况，即：线极化、圆极化、椭圆极化。实际上从宏观上笼统地来说，所有的极

化均属椭圆极化，而圆极化和线极化只是椭圆极化的两种特殊情况，下面就三种

极化情况做如下介绍：

关健词：极化、越站去耦、卡塞格兰天线、线极化匹配

线极化

线极化波中电场矢量平行于某一直线。在一个周期内，电场的大小按正弦规

律变化；在前半个周期内，电场的方向指向该直线的一端，在后半个周期内，则

指向该直线的另一端。在工程上，将电场矢量平行于地面的线极化称为水平线极

化波；将电场矢量垂直于地面的线极化称为垂直线极化波。水平线极化波通常用

于短波广播、电视广播、高频广播和卫星电视广播；垂直线级化波通常用于中波

广播、移动通信和卫量电视广播等领域。

圆极化

圆极化波电场矢量端点的运动轨迹为一个圆。在一个周期之内，电场的大小

不变，方向随时间旋转一周。一个圆极化波可以分解为两个互相垂直的线极化波，两者的强度相等，相位相差900度，顺着波的传播方向（E×H方向）去看，即面

向接收天线，若电场顺时针方向旋转，在工程上就称为右旋圆极化，若电场逆时

针方向旋转，就称为左旋圆极化波。圆极化波主要用于卫星通信和卫星电视广播。在一些国家里，调频广播也采用圆极化波，其目的是便于在汽车上接收广播；同

时电视和高频广播采用圆极化波还可以减少反射波造成的影响。

椭圆极化

椭圆极化波是最普通的极化方式，电场矢量端点的轨迹为一个椭圆。在一个

周期之内，电场的大小和方向都在发生变化。线极化波和圆极化波均可看作是椭

圆极化波的特例。通常，广播与通信都不采用椭圆极化波，然而介质的不均匀特

性可以使圆极化波或线极化波变为椭圆极化波。本文所要讨论的是微波中继通信

中的天线，即卡塞格兰天线的极化问题。

1、微波中继通信中的卡塞格兰伦天线的极化设置问题。

在微波中继通信中的路由选择及微波电路的设计中对于采用二频制频率配置

方案的微波中继系统，在整个线路上每个中继站对前后两个方向的发（或收）信

频率是一样的，而某一个中继站所用的辐射频率每隔一站又重复使用，所以相邻

的四个站不能设在一条直线上。如图（a）所示。

第四个站也不能调置在第一、二两站的连线延长线上，如图（b）所示，否则会

出现越站干扰。因此，在工程上常采用“之”字形路由，使电波方向存在α、β角；并且要使α、β角至少大于天线方向性的主瓣宽度，如图（c）所示。为了衡量越

站干扰的程度，采用有用信号电平D与干扰信号电平U的比作为参考，称为越站

去耦，并用dB、β表示。对于越站去耦，一般要求。

为了使上述谈到的越站去耦达到规定的值，以确保微波中继通信的质量及可

靠性，除了电波传播的路径，确定中继站的位置，选择天线的高度等这一系列重

要环节外，还有另外一个重要环节，那就是每个站段之间的天线（即大锅）的极

化的问题。即使用极化方式不同也可避免越站干扰。其图示（d）所示。其中：“=”表示水平极化；“⊥”表示垂直极化。因为微波传播的特点就是场强比较明显。

当D处接收天线的极化方式为垂直极化，C处发射、接收天线也是垂直极化时，

D处天线（即大锅）接收C处来的电波得到的功率为最大，而A处发射天线为水

平极化，发射出的电波到B处接收得到的电波功率最大，而越站后到达D处后，

与D处接收天线的极化方式不同，使D处天线接收A处越站来的电波的功率最小直至为零，也就是使D处接收天线的极化与A处来的越站电波的极化不匹配。这

样不就解决了利用极化避免A站无线电波越过B、C两站而干扰D站的问题了吗。

2、水平极化与垂直极化在卡塞格伦天线上的具体体现。

目前在微波中继通信中用得较多的天线是卡塞格伦（Gasse-grain）天线，这

是一种二次反射抛物面天线。其结构如图（e）所示。由馈源辐射的电磁波经两

次反射之后，在孔和戏平面上得到近似均匀的电场分布，从而提高了效率。副反

射器的截面是修改的双曲面，同时也需要修改抛物面形状，以补偿相位误差。

卡塞格伦天线的馈源根部是圆形波导管。它是通过圆方波导管的转换与微波

收发信机架来的长方形波导管相连接的。长方形波导管如（f）图所示，其中电场矢量E的方向是平行于长方形波导管的窄边的。当长方形波导管的窄边平行于大

地时，卡塞格伦天线为水平极化，其图示如（f）图所示；反之，当长方表波导管的宽边平行于大地时，卡塞格伦天线为垂直极化，其图示如（g）图所示。所谓

的调整卡塞格伦天线的水平极化与垂直极化，就是调整卡塞格伦天线的馈源根部

的方波导的宽、窄边与大地的位置关系。当长方形波导的宽边平行于大地时，为

垂直极化；当长方形波导的窄边平行于大地时，为水平极化。当然，具体调整时

还应选择一个与大地平行的物体作为标准的参照物或使用水平尺来确定于大地是

否平行。

3、检修微波天线时有关极化方式的注意事项。

全省微波线路每年春、秋两季检修时，其中非常重要的一项工作就是对微波

天线的检查，看其是否有移动或偏移，因为一但出现了这种情况，一个是使天线

无法对准无线的来波方向或波束的主波瓣，影响广播电视信号的传播质量；另一个，如果天线出现移位或歪斜的情况，那么大锅根部的方波导管的宽边或窄边就

不可能与大地是水平或垂直的关系了。这样，就可能出现天线与前面越站而来的

电波发生部分或全部的电波的极化匹配的问题，这样，势必出现越站干扰的现象，从而使该微波线路所传输的广播电视信号的质量下降以至到不能收看的程度。

综上所述，可以看出极化在微波中继通信中对克服越站干扰所能起到的特殊

作用，以及各种极化所适用的场所。