卫星天线的介绍

常见卫星电视接收天线介绍
摘要：卫星电视接收天线是有线电视前端的重要组成部分之一，本文重点介绍了常见的卫星电视接收天线的类型及优缺点，用图说明了其工作原理。

关键词：卫星电视接收天线类型工作原理优缺点卫星电视接收天线是有线电视前端重要组成部分，主要用于接收电视节目信号，其原理是利用电波的反射原理，将电波集焦后，辐射到馈源上的高频头，然后通过馈线将信号传送到卫星接收机并解码出电视节目。

卫星接收天线形式有多种多样，但最常见的有以下几种：
一、正馈（前馈）抛物面卫星天线
正馈抛物面卫星接收天线类似于太阳灶，由抛物面反射面和馈源组成。

它的增益和天线口径成正比，主要用于接收C波段的信号。

由于它便于调试，所以广泛的应用于卫星电视接收系统中。

它的馈源位于反射面的前方，故人们又称它为前馈天线（如图1所示）。

正馈抛物面卫星天线的缺点是：1、馈源是背向卫星的，反射面对准卫星时，馈源方向指向地面，会使噪声温度提高。

2、馈源的位置在反射面以上，要用较长的馈线，这也会使噪声温度升高。

3、馈源位于反射面的正前方，它对反射面产生一定程度的遮挡，使天线的口径效率会有所降低。

优点就是反射面的直径一般为1.2--3M，所以便于安装，而且接
收卫星信号时也比较好调试。

二、卡塞格伦（后馈式抛物面）天线
卡塞格伦是一个法国物理学家和天文学家，他于1672年设计出卡塞格伦反射望远镜。

1961年，汉南将卡塞格伦反射器的结构移植到了微波天线上，他采用了几何光学的方法，分析了反射面的形状，并提出了等效抛物面的概念。

卡塞格伦天线，它克服了正馈式抛物面天线的缺陷，由一个抛物面主反射面、双曲面副反射面、和馈源构成，是一个双反射面天线，它多用作大口径的卫星信号接收天线或发射天线。

抛物面的焦点与双曲面的虚焦点重合，而馈源则位于双曲面的实焦点之处，双曲面汇聚抛物面反射波的能量，再辐射到抛物面后馈源上（如图2所示）。

由于卡塞格伦天线的馈源是安装在副反射面的后面，因此人们通常称它为后馈式天线，以区别于前馈天线。

卡塞格伦天线与普通抛物面天线相比较，它的优点是：1、设计灵活，两个反射面共有四个独立的几何参数可以调整；2、利用焦距较短的抛物面到达了较长焦距抛物面的性能，因此减少了天线的纵向尺寸，这一点对大口径天线很有意义；3、减少了馈源的漏溢和旁瓣的辐射；4、作为卫星地面接收天线时，因为馈源是指向天空的，所以由于馈源漏溢而产生的噪声温度比较低。

缺点是副反射面对主反射面会产生一定的遮挡，使天线的口径效率有所降低。

由于其口径都在4.5M以上，所以制造成本较高，而且接收卫星信号时调试有点复杂。

三、格里高利天线
格里高利是十七世纪苏格兰的一位数学家，他于1663
年设计出了格里高利望远镜，格里高利天线就是从格里高利望远镜演变而来的。

格里高利天线由主反射面、副反射面和馈源组成，也是一种双反射面天线，也属于后馈天线，它通常在上行地球站中作为卫星信号发射天线使用。

其主面仍然是抛物面，而副反射面为凹椭球面，格里高利天线可以安装两个馈源，这样接收和发射就能够同时共用一副天线，通常接收馈源安放在焦点1处，而发射馈源则安放在焦点2处（如图3所示）。

格里高利天线优、缺点和卡塞格伦天线差不多，它最主要的优点就是有两个实焦点，因此可以安装两个馈源，一个用于发射信号，一个用于接收信号。

四、偏馈天线
偏馈天线又称OFF SET天线，主要用于接收KU波段的卫星信号，其是截取前馈天线或后馈天线一部分而构成的，这样馈源或副反射面对主反射面就不会产生遮挡，从而提高
了天线口径的效率。

如图4所示，从图可以清楚的看出，偏馈天线的工作原理与前馈天线或后馈天线是完全一样的。

一般来说相同尺寸的偏馈和正馈天线接收同一颗卫星时，因反射的角度不同，偏馈天线的盘面仰角会比正馈天线盘面略垂直约25-30度。

偏馈天线的优点是：1、卫星信号不会像正馈天线一样被馈源和支架所阻挡而有所衰减，所以天线增益略比正馈高；2、在经常下雪的区域因天线较垂直，所以盘面比较不会积雪；3、在阻抗匹配时，能获得较佳的“驻波系数”；4、由于口径小、重量轻，所以便于安装、调试。

缺点是在赤道附近的国家，如使用正馈一体成型的天线来接收自己上空的卫星信号，天线盘面必须钻孔，才不致天线盘面积水。

五、球形反射面天线
顾名思义，所谓球形反射面就是球面的一部分，在卫星
接收系统中使用球形反射面天线的目的就是使用一副天线来同时接收多颗卫星的信号（如图5所示），因此比较适合卫视发烧友安装。

从以上的介绍，我们知道抛物面是一个理想的集束装置，若在抛物面天线上安装两个以上的馈源，也可以接收一定范围之内的多颗卫星，这种方式已经有许多人采用过，但是用抛物面天线接收多颗卫星是工作在散焦状态之下的，因此天线的口径效率比较低，天线的增益一定会有所下降。

而球形反射面具有完全对称的几何结构，因此它是一种比较理想的接收不同方向卫星信号的接收天线。

在加勒比海的波多黎各岛上安装着世界最大的球形反射面天线，该天线是用作射电望远镜使用的。

反射面的直径为305M，它建在山谷中，通过改变馈源的位置可以调整天线的接收方向，以对准宇宙空间不同的射电源。

球形反射面天线缺点和前馈天线的差不多。

其最大的优点是只要在各个焦点处安装馈源就可以在一定的范围内同时接收多颗卫星的电视信号。

六、微带天线
微带天线是二十世纪七十年代出现的一种新型天线形式，外形是一块平板，故人们又称它为平面天线，主要用于接收KU波段节目。

它的制作工艺与微带传输线相近，都是在一块薄介质基片的一面贴上一薄金属层作为接地板，而在介质基片的另一面形成特定形状的金属带状线。

接收卫星使用的微带天线叫做微带行波天线，它由若干个形状相同的阵元组成，每个阵元就是一个基本的天线单元，若干个阵元排成一条直线，就构成了名为拉姆帕特的直线阵（如图6所示）。

根据具体尺寸的不同，这种直线阵可以接收圆极化电波，也
可以接收线极化电波。

微带天线优点是重量轻、安装方便、价格较低，因此比较适合家庭安装使用。