微波與衛(wèi)星通信課件

第1章微波與衛(wèi)星通信概述微波與衛(wèi)星通信的工作頻率都屬于微波頻率，所以它們既有共同的特點(diǎn)，又各自具有本身的特點(diǎn)，且組成單獨(dú)的通信系統(tǒng)。1.1微波與衛(wèi)星通信的基本概念與特點(diǎn)1.2微波通信系統(tǒng)的組成1.3衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成1.4微波與衛(wèi)星通信的天線饋線系統(tǒng)1.1微波與衛(wèi)星通信的基本概念與特點(diǎn)1.微波與衛(wèi)星通信微波是指頻率為300MHz至300GHz的電磁波。微波通信是指用微波頻率作載波攜帶信息，通過(guò)無(wú)線電波空間進(jìn)行中繼（接力）通信的方式。衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站，轉(zhuǎn)發(fā)或反射無(wú)線電波，在兩個(gè)或多個(gè)地球站之間進(jìn)行的通信。2.微波通信的特點(diǎn)用于傳輸頻分多路-調(diào)頻制（FDM-FM）基帶信號(hào)的系統(tǒng)叫作模擬制微波通信系統(tǒng)；用于傳輸數(shù)字基帶信號(hào)的系統(tǒng)叫作數(shù)字微波通信系統(tǒng)?！拔⒉?、多路、接力”?！拔⒉ā笔侵肝⒉üぷ黝l段寬，它包括了分米波、厘米波和毫米波三個(gè)頻段?！岸嗦贰笔侵肝⒉ㄍㄐ诺耐ㄐ湃萘看?，即微波通信設(shè)備的通頻帶可以做得很寬?！敖恿Α笔悄壳皬V泛使用于視距微波的通信方式。數(shù)字微波除了具有上面所說(shuō)的微波通信的普遍特點(diǎn)外，還具有數(shù)字通信的特點(diǎn)：（1）抗干擾性強(qiáng)、整個(gè)線路噪聲不累積；（2）保密性強(qiáng)，便于加密；（3）器件便于固態(tài)化和集成化，設(shè)備體積小、耗電少；（4）便于組成綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）。3.衛(wèi)星通信的特點(diǎn)（1）靜止衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn)①通信距離遠(yuǎn)，且費(fèi)用與通信距離無(wú)關(guān)②覆蓋面積大，可進(jìn)行多址通信③通信頻帶寬，傳輸容量大④信號(hào)傳輸質(zhì)量高，通信線路穩(wěn)定可靠⑤建立通信電路靈活、機(jī)動(dòng)性好1.2微波通信系統(tǒng)的組成1.2.1系統(tǒng)組成一條微波中繼信道是由終端站、中間站和再生中繼站、終點(diǎn)站及電波空間組成，如圖1-1（a）所示。圖1-1微波通信的信道構(gòu)成圖1-2變頻式發(fā)信機(jī)方框圖2.發(fā)信設(shè)備的主要性能指標(biāo)（1）工作頻段從無(wú)線電頻譜的劃分來(lái)看，我們把頻率為0.3～300GHz的射頻稱為微波頻率。（2）輸出功率輸出功率是指發(fā)信機(jī)輸出端口處功率的大小。（3）頻率穩(wěn)定度發(fā)信機(jī)的每個(gè)工作波道都有一個(gè)標(biāo)稱的射頻中心工作頻率，用f0表示。3.收信設(shè)備的組成數(shù)字微波的收信設(shè)備和解調(diào)設(shè)備組成了收信系統(tǒng)，這里所講的收信設(shè)備只包括射頻和中頻兩個(gè)部分。圖1-3所示的是一個(gè)有空間分集接收的收信設(shè)備組成方框圖。圖1-3外差式收信機(jī)方框圖4.收信設(shè)備的主要性能指標(biāo)（1）工作頻段收信機(jī)是與發(fā)信機(jī)配合工作的。（2）收信本振的頻率穩(wěn)定度接收的微波射頻的頻率穩(wěn)定度是由發(fā)信機(jī)決定的。（3）噪聲系數(shù)數(shù)字微波收信機(jī)的噪聲系數(shù)一般為2.5～7dB，比模擬微波收信機(jī)的噪聲系數(shù)小5dB左右。（6）收信機(jī)的最大增益天線收到的微波信號(hào)經(jīng)饋線和分路系統(tǒng)到達(dá)收信機(jī)。由于受衰落的影響，收信機(jī)的輸入電平在隨時(shí)變動(dòng)。（7）自動(dòng)增益控制范圍以自由空間傳播條件下的收信電平為基準(zhǔn)，當(dāng)收信電平高于基準(zhǔn)電平時(shí)，稱為上衰落；低于基準(zhǔn)電平時(shí)，稱為下衰落。1.3衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成1.3.1系統(tǒng)組成1.靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信的工作頻段與微波通信相同。圖1-4所示的是衛(wèi)星通信的示意圖。靜止衛(wèi)星是指衛(wèi)星的運(yùn)行軌道在赤道平面內(nèi)。軌道離地面高度約為35800km（為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，經(jīng)常稱36000km）。圖1-5所示為靜止衛(wèi)星配置的幾何關(guān)系示意圖。圖1-5靜止衛(wèi)星的配置圖1-6衛(wèi)星通信示意圖2.衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成

（1）衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成通常衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由地球站、通信衛(wèi)星、跟蹤遙測(cè)及指令系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)4大部分組成的，如圖1-7所示。圖1-7衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成圖1-8衛(wèi)星通信線路的組成1.3.2

地球站的組成及其工作原理1.對(duì)地球站的技術(shù)要求一般來(lái)說(shuō)，對(duì)地球站應(yīng)有以下幾方面的要求。①發(fā)送的信號(hào)應(yīng)是寬頻帶、穩(wěn)定、大功率的信號(hào)，能接收由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的微弱信號(hào)。②可以傳輸多路電話、電報(bào)、傳真，以及高速數(shù)據(jù)、電視等多種業(yè)務(wù)的信號(hào)。③性能穩(wěn)定、可靠，維護(hù)、使用方便。④建設(shè)成本和維護(hù)費(fèi)用不應(yīng)太高。（1）地球站的性能指標(biāo)——品質(zhì)因數(shù)（G/T）G/T是地球站接收天線的增益G與地球站接收系統(tǒng)的等效噪聲溫度T的比值，它表征了地球站對(duì)微弱信號(hào)的接收能力，稱為地球站的品質(zhì)因數(shù)。（2）有效輻射功率及其穩(wěn)定度為了保證所傳送信號(hào)的質(zhì)量，要求地球站的發(fā)射機(jī)能夠發(fā)射較大的功率，一般為幾百瓦～十幾千瓦，而且要求所發(fā)射的射頻信號(hào)功率非常穩(wěn)定。（3）射頻頻率的穩(wěn)定度地球站所發(fā)射的射頻信號(hào)的頻率必須很精確，如果有較大漂移，不但要影響衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻帶的有效利用，還會(huì)在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中產(chǎn)生交調(diào)噪聲。（4）射頻能量的擴(kuò)散為減小交調(diào)干擾，必須對(duì)地球站在負(fù)載輕（即通話數(shù)少）的時(shí)候所發(fā)射的射頻頻譜能量密度加以限制。（5）干擾波輻射的限制為防止干擾波對(duì)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器和其他微波通信系統(tǒng)形成干擾，規(guī)定地球站因多載波引起的交調(diào)干擾及帶外總的有效全向幅射功率應(yīng)小于限定值。2.地球站的組成如圖1-9所示的為國(guó)際衛(wèi)星通信頻分多址方式A型標(biāo)準(zhǔn)地球站的組成方框圖，主要由天線分系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)、接收機(jī)分系統(tǒng)、通信控制分系統(tǒng)、信道終端設(shè)備分系統(tǒng)和電源分系統(tǒng)6個(gè)分系統(tǒng)組成。圖1-9地球站的總體方框圖電視信號(hào)包括圖像信號(hào)和伴音信號(hào)。圖像信號(hào)經(jīng)過(guò)電視通道的視頻處理單元和調(diào)制器，成為70MHz的中頻調(diào)頻波，再經(jīng)過(guò)中頻放大、上變頻以及功率放大，然后送往天線。伴音信號(hào)有時(shí)要利用多路電話的通道進(jìn)行傳送。接收信號(hào)時(shí)，過(guò)程與上述相反。并且在接收分離裝置中把電視圖像信號(hào)與多路電話信號(hào)分開(kāi)，分別經(jīng)不同的通道解調(diào)后送往終端設(shè)備。3.發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)（1）組成和要求由于發(fā)射衛(wèi)星條件的限制，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器天線的口徑和增益不能太大。發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)的組成如圖1-10所示，由上變頻器、自動(dòng)功率控制電路、發(fā)射波合成裝置、激勵(lì)器和大功率放大器等組成。圖1-10發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)的組成對(duì)地球站發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)的主要要求有以下幾點(diǎn)。①發(fā)射的功率大。②頻帶寬，從而保證通信容量以及發(fā)射多個(gè)載波所需的帶寬。③射頻的頻率穩(wěn)定度高。④放大器的線性好。⑤增益穩(wěn)定，對(duì)發(fā)射地球站的有效全向輻射功率要求保持在額定值的±0.5dB以內(nèi)，以保證接收地球站的性能指標(biāo)。（2）功率放大器發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)中的功率放大器由行波管功率放大器或速調(diào)管功率放大器組成。（3）上變頻器和本機(jī)振蕩器發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)中的上變頻器一般都采用參量變頻器，它的主要特點(diǎn)是噪聲小而且有一定的增益。無(wú)論是上變頻器或接收機(jī)分系統(tǒng)中用的下變頻器，都要有本機(jī)振蕩器。晶振倍頻鎖相振蕩源的組成如圖1-11所示。圖1-11晶振倍頻鎖相振蕩源4.接收機(jī)分系統(tǒng)（1）組成與要求由于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的發(fā)射功率較小，只有幾瓦至幾十瓦，而且天線的增益也不高，經(jīng)200dB左右的下行線路損耗之后，到達(dá)地球站的信號(hào)極微弱。對(duì)接收機(jī)分系統(tǒng)的主要要求：①噪聲溫度低，接收機(jī)分系統(tǒng)的噪聲溫度很低，一般只有幾十開(kāi)爾文（K）。②工作頻帶寬，一般要求具有500MHz的帶寬。③增益穩(wěn)定。（2）低噪聲放大器在微波頻段使用的低噪聲放大器主要是低噪聲晶體管放大器、場(chǎng)效應(yīng)管放大器和參量放大器等。（3）下變頻器經(jīng)低噪聲放大器放大的微波信號(hào)，要送到下變頻器變換成中頻，再經(jīng)過(guò)中頻放大后送到解調(diào)器。5.信道終端設(shè)備分系統(tǒng)信道終端設(shè)備分系統(tǒng)可以分為上行和下行兩個(gè)部分。（1）上行部分①預(yù)加重當(dāng)解調(diào)器對(duì)多路電話信號(hào)的調(diào)頻波解調(diào)時(shí)，噪聲也進(jìn)入解調(diào)器，使解調(diào)后輸出的話路信噪比降低。但解調(diào)器輸出的噪聲功率譜密度n0為拋物線分布，如圖1-12所示。圖1-12解調(diào)器輸出的噪聲功率譜上變頻。為解決這個(gè)問(wèn)題，需在發(fā)端調(diào)制器之前接一個(gè)預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)，將高端信號(hào)幅度提高，而使低端信號(hào)幅度適當(dāng)降低。由于信道噪聲功率譜的分布不受預(yù)加重電路的影響，因而使頻帶內(nèi)各處的信噪比變得均勻了。在接收信號(hào)時(shí)再進(jìn)行相反處理，即去加重以恢復(fù)原來(lái)的信號(hào)。②加權(quán)由于人們聽(tīng)覺(jué)的頻率特性是不平坦的，一般對(duì)1000Hz左右的噪聲感覺(jué)最靈敏，對(duì)3000～4000Hz以上或200～300Hz以下的噪聲感覺(jué)遲鈍，即實(shí)際感受的噪聲較小。因此在測(cè)量話路的噪聲時(shí)，為考慮受話人實(shí)際感受的噪聲狀況，需要接入加權(quán)網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)表示人們的主觀評(píng)定，成為如圖1-13所示的形狀。圖1-13加權(quán)電路特性③能量擴(kuò)散信號(hào)的處理由于發(fā)端行波管或速調(diào)管放大器在多載波工作時(shí)，會(huì)因管子所具有的非線性特性而產(chǎn)生交調(diào)干擾噪聲。由實(shí)驗(yàn)得知，外加的信號(hào)用20～150Hz的三角波較為合適，如圖1-14所示。④導(dǎo)頻信號(hào)在衛(wèi)星通信線路信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中，有時(shí)因某種原因會(huì)發(fā)生所傳送的信號(hào)太小甚至中斷的現(xiàn)象。圖1-14能量擴(kuò)散信號(hào)波形(2)下行部分信道終端設(shè)備下行部分的任務(wù)是把從低噪聲接收機(jī)送來(lái)的70MHz信號(hào)，經(jīng)過(guò)中放、解調(diào)和基帶處理后，輸出基帶信號(hào)，然后再送到終端接口設(shè)備，把基帶信號(hào)進(jìn)行分解。6.通信控制分系統(tǒng)地球站相當(dāng)復(fù)雜和龐大，為了保證各部分正常工作，必須在站內(nèi)集中監(jiān)視、控制和測(cè)試。7.電源分系統(tǒng)地球站電源分系統(tǒng)要供應(yīng)站內(nèi)全部設(shè)備所需用的電能，它關(guān)系到通信的質(zhì)量及設(shè)備的可靠性。當(dāng)利用公用交流市電來(lái)對(duì)地球站供電時(shí)，通過(guò)電力傳輸線路，必然會(huì)同時(shí)引進(jìn)許多雜波干擾，而且公用交流市電也會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。1.3.3靜止衛(wèi)星的運(yùn)行軌道與觀察參數(shù)1.靜止衛(wèi)星的發(fā)射要使衛(wèi)星進(jìn)入運(yùn)行軌道，必須依靠運(yùn)載火箭。要想使衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，還必須使衛(wèi)星的初始速度大于8km/s。但單級(jí)火箭的速度只能達(dá)到2.5km/s，因此，發(fā)射靜止衛(wèi)星必須采用帶有捆綁技術(shù)的三級(jí)火箭。捆綁技術(shù)就是把幾支小火箭捆在大火箭的第一級(jí)上，用以提高發(fā)射的飛行速度，衛(wèi)星裝在第三級(jí)火箭的前端，如圖1-15所示。圖1-15發(fā)射衛(wèi)星的三級(jí)火箭示意圖2.發(fā)射過(guò)程一顆自旋穩(wěn)定的靜止衛(wèi)星的發(fā)射過(guò)程如圖1-16所示，全部過(guò)程大體可分為如下幾個(gè)階段。（1）進(jìn)入初始軌道開(kāi)始發(fā)射后，依次點(diǎn)燃三級(jí)火箭的一、二級(jí)火箭，把衛(wèi)星送到初始軌道。圖1-16靜止衛(wèi)星的發(fā)射過(guò)程（2）進(jìn)入轉(zhuǎn)移軌道衛(wèi)星在初始軌道上只飛行一小段，當(dāng)衛(wèi)星快要到達(dá)初始軌道與赤道平面的交點(diǎn)時(shí)，要點(diǎn)燃第三級(jí)火箭，以使衛(wèi)星脫離初始軌道而進(jìn)入轉(zhuǎn)移軌道。（3）進(jìn)入漂移軌道衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上運(yùn)行了幾圈，完成了上述各項(xiàng)準(zhǔn)備工作后，當(dāng)再次到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，就要啟動(dòng)遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，使衛(wèi)星進(jìn)入漂移軌道，如圖1-17所示。（4）進(jìn)入靜止軌道衛(wèi)星在漂移軌道上運(yùn)行時(shí)，離靜止衛(wèi)星定點(diǎn)位置是很近的。圖1-17遠(yuǎn)地點(diǎn)的軌道變換3.通信衛(wèi)星的姿態(tài)控制衛(wèi)星上裝有通信用的定向天線，要求定向天線的波束應(yīng)指向地球中心或某覆蓋區(qū)的中心。（1）角度慣性控制角度慣性控制也叫自旋穩(wěn)定法，是早期靜止衛(wèi)星常用的姿態(tài)控制方法。采用自旋穩(wěn)定法的衛(wèi)星，如IS-Ⅲ，IS-Ⅳ等，衛(wèi)星的天線要安裝在一個(gè)平臺(tái)上。（2）三軸穩(wěn)定法三軸穩(wěn)定法是指衛(wèi)星的姿態(tài)是由穩(wěn)定穿過(guò)衛(wèi)星重心的三個(gè)軸來(lái)保證的。這三個(gè)軸分別在衛(wèi)星軌道的切線、法線和軌道平面的垂線等三個(gè)方向上，分別對(duì)應(yīng)叫做滾動(dòng)軸、俯仰軸和偏航軸，如圖1-18所示。三軸可以采用噴氣、慣性飛輪或電機(jī)等來(lái)直接分別控制每個(gè)軸保持穩(wěn)定。圖1-18三軸穩(wěn)定法示意圖4.靜止衛(wèi)星的觀察參數(shù)在地球站的調(diào)測(cè)、開(kāi)通和使用過(guò)程中，都要知道地球站天線工作時(shí)的方位角Φa和仰角Φe。此外，為了計(jì)算自由空間的傳播損耗，還必須知道地球站與衛(wèi)星之間的距離——站星距。圖1-19示出了靜止衛(wèi)星S與地球站A的幾何關(guān)系。圖1-19靜止衛(wèi)星觀察參數(shù)圖解【例1-1】“亞太一號(hào)”衛(wèi)星的星下點(diǎn)s′的經(jīng)度為φ2=138.00E(東經(jīng))，北京地球站的參數(shù)為φ1=116.45E,θ1=39.92°，求北京地球站的仰角、方位角和站星距。解由已知條件得知：θ1=39.92°，經(jīng)度差φ=φ2－φ1=138.00－116.45=21.55°代入公式得仰角5.衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類(lèi)（1）按衛(wèi)星的覆蓋范圍分，有國(guó)際衛(wèi)星通信系統(tǒng)、國(guó)內(nèi)衛(wèi)星通信系統(tǒng)和區(qū)域衛(wèi)星通信系統(tǒng)。（2）按用戶的性質(zhì)分，有公用衛(wèi)星通信系統(tǒng)、專用衛(wèi)星通信系統(tǒng)和軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)。（3）按衛(wèi)星的制式分，有靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)和非靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)（衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)一周不等于24小時(shí)）。1.3.4通信衛(wèi)星的組成及其工作原理圖1-20示出了通信衛(wèi)星各系統(tǒng)的組成方框圖。由通信分系統(tǒng)、控制分系統(tǒng)、遙測(cè)與指令分系統(tǒng)、電源分系統(tǒng)和溫控分系統(tǒng)5個(gè)部分組成。1.通信分系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)器通信分系統(tǒng)分為轉(zhuǎn)發(fā)器和衛(wèi)星天線兩大部分。圖1-20通信衛(wèi)星的組成（1）單變頻轉(zhuǎn)發(fā)器

單變頻轉(zhuǎn)發(fā)器是目前用得較多的轉(zhuǎn)發(fā)器，如圖1-21（a）所示。（2）雙變頻轉(zhuǎn)發(fā)器雙變頻轉(zhuǎn)發(fā)器如圖1-21（b）所示。（3）處理轉(zhuǎn)發(fā)器處理轉(zhuǎn)發(fā)器除了轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)外，主要還具有處理信號(hào)的功能。它的組成方框圖如圖1-21（c）所示。圖1-21衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器組成的方框圖衛(wèi)星上的信號(hào)處理大體包括三種類(lèi)型：一種是對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行判決和再生，使噪聲不積累；另一種是在多個(gè)衛(wèi)星天線波束之間進(jìn)行信號(hào)交換與處理；第三種是對(duì)信號(hào)進(jìn)行更復(fù)雜的變換、交換和處理。2.控制分系統(tǒng)控制分系統(tǒng)由各種可控的調(diào)整裝置，如各種噴氣推進(jìn)器、各種驅(qū)動(dòng)裝置和各種轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等組成。3.遙測(cè)指令分系統(tǒng)地球上的控制站經(jīng)常不斷地需要了解衛(wèi)星內(nèi)部設(shè)備的工作情況，有時(shí)要通過(guò)遙測(cè)指令信號(hào)控制衛(wèi)星上設(shè)備產(chǎn)生一定的動(dòng)作。（1）遙測(cè)部分遙測(cè)部分用來(lái)了解衛(wèi)星上各種設(shè)備的情況，例如表示某些部件的電流、電壓和溫度等信號(hào)，傳感器的信息，指令證實(shí)信號(hào)以及反映控制用氣體壓力的信號(hào)等。（2）遙控指令部分對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行位置和姿態(tài)控制的各噴射推進(jìn)器的點(diǎn)火與否，行波管高壓電源的開(kāi)、關(guān)，己發(fā)生故障的部件與備用部件的轉(zhuǎn)換以及其他需要由地面對(duì)衛(wèi)星某些設(shè)備的控制等，上述這些動(dòng)作都要由遙控指令部分來(lái)進(jìn)行。4.電源分系統(tǒng)衛(wèi)星上的電源除要求體積小、重量輕、效率高和可靠性之外，還要求電源能在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持足夠的輸出。（1）太陽(yáng)能電池太陽(yáng)能電池由光電器件組成，其中最常用的是硅太陽(yáng)能電池。（2）化學(xué)電池為了使通信衛(wèi)星在星蝕期間也能工作，一般常用可以充、放電的化學(xué)電池作為二次電池與太陽(yáng)能電池并用。5.溫控分系統(tǒng)在通信衛(wèi)星里，會(huì)因?yàn)樾胁ü芄β史糯笃骱碗娫聪到y(tǒng)等部分產(chǎn)生熱而升溫。1.4微波與衛(wèi)星通信的天線饋線系統(tǒng)1.4.1微波通信的天線饋線系統(tǒng)1.天線饋線系統(tǒng)的型式微波通信系統(tǒng)中的饋線有同軸電纜型和波導(dǎo)型兩種型式。圖1-22所示的是同軸電纜型天、饋線系統(tǒng)。圖1-23所示的是圓波導(dǎo)型天、饋線系統(tǒng)。圖1-22同軸電纜天饋線系統(tǒng)圖1-23圓波導(dǎo)天饋線系統(tǒng)2.對(duì)微波天線的技術(shù)要求常用微波天線的基本形式有：喇叭天線、拋物面天線、喇叭拋物面天線及潛望鏡天線等。微波天線的主要技術(shù)指標(biāo)有如下幾個(gè)方面。（1）天線增益微波通信中使用的面式天線，其增益可用下式表示：式中，A為天線的口面面積，λ為波長(zhǎng)，ηA為口面利用系數(shù)。(2)對(duì)主瓣寬度的要求在視距微波通信線路中，天線增益過(guò)高將使主瓣張角過(guò)小。（3）天線與饋線應(yīng)匹配良好在整個(gè)工作頻段內(nèi)，要求天線與饋線應(yīng)匹配連接，否則將造成反射，進(jìn)而造成線路噪聲。（4）交叉極化去耦在采用雙極化的微波天線中，由于天線本身結(jié)構(gòu)的不均勻性及不對(duì)稱，不同極化波（即垂直極化波和水平極化波）可在天線中互相耦合，互為干擾，分別成為與之正交的主極化波的寄生波。（5）天線防衛(wèi)度天線防衛(wèi)度是指天線在最大輻射方向上對(duì)從其他方向來(lái)的干擾電波的衰耗能力。在微波線路中，由于采用二頻制，因此在同一微波站中，兩個(gè)方向的接收機(jī)工作在同一頻率，如圖1-24所示。圖1-24天線防衛(wèi)度圖解3.卡塞格林天線卡塞格林天線是一種具有雙反射器的拋物面天線，其外形簡(jiǎn)圖如圖1-25所示。圖1-25（a）所示為一般式，較常見(jiàn)。近年來(lái)出現(xiàn)了不少加圓柱屏蔽罩式的拋物面天線，見(jiàn)圖1-25（b），它可以降低向后方輻射的功率（降低后瓣）。又因?yàn)樗梢詼p小初級(jí)輻射器（激勵(lì)器）的直接輻射，所以對(duì)減弱旁瓣也有好處。圖1-25卡塞格林天線外形簡(jiǎn)圖圖1-26所示的是說(shuō)明這種天線工作原理的簡(jiǎn)圖。圖1-26卡塞格林天線工作原理簡(jiǎn)圖卡塞格林天線是由初級(jí)喇叭輻射器、雙曲面副反射器和拋物面主反射面三部分組成。1.4.2通信衛(wèi)星的天線系統(tǒng)衛(wèi)星天線有兩種類(lèi)型。一種是用于遙控、遙測(cè)和信標(biāo)信號(hào)的全向天線，接收地面的指令及向地面發(fā)送遙測(cè)數(shù)據(jù)。這種天線常用鞭狀、螺旋形、繞桿式或套筒偶極子天線，屬于高頻或甚高頻天線。另一種是用于通信的微波定向天線，根據(jù)波束寬度不同，分為三類(lèi)。（1）全球波束天線：波束寬度約為17°～18°。（2）點(diǎn)波束天線：其波束比全球波束窄得多，故增益較高，但其輻射的區(qū)域比全球波束小得多。（3）區(qū)域波束天線：如果地面要求覆蓋的區(qū)域形狀不規(guī)則，就要用區(qū)域波束天線，也稱賦形波束天線。其覆蓋區(qū)域可通過(guò)修改天線反射器的形狀或使用多個(gè)饋源從不同方向照射天線反射器，由反射器產(chǎn)生多個(gè)波束的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。如圖1-27及圖1-28所示。圖1-27衛(wèi)星天線系統(tǒng)示意圖圖1-28各種波束覆蓋示意圖1.4.3地球站的天線饋線系統(tǒng)1.概述地球站的天線是衛(wèi)星通信中最具特色的設(shè)備，是一個(gè)龐大的系統(tǒng)。當(dāng)衛(wèi)星通信用C頻段和Ku頻段時(shí)，根據(jù)地球站天線的口徑大小可劃分為大、中、小三種站型。2.地球站天線饋線系統(tǒng)的組成圖1-29所示的為地球站的天線饋線系統(tǒng)方框圖。它與視距微波通信天饋線系統(tǒng)相比，顯然多了一套天線跟蹤衛(wèi)星的系統(tǒng)，即地球站天線的軸要始終對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星方向。圖1-29地球站天線饋線系統(tǒng)的組成3.與天線饋源連接的低噪聲放大器地球站的收信系統(tǒng)在接收信號(hào)的同時(shí)，也會(huì)有各種線路噪聲被接收。圖1-30天線系統(tǒng)與機(jī)房的連接1.5微波與衛(wèi)星通信的頻率配置1.5.1微波通信的射頻