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新型车载卫星天线极化角调整器的设计 录入者:天线宝宝 |时间:2008-12-16 11:26:19 | 作者:裘德龙 | 来源: | 浏览:222次 摘要：介绍了卫星通信过程中电磁波极化的概念，在分析极化角调整器作用的基础上，提出了一种两阶段极化角调整方法；该调整方法在一种极化角调整过程中，不需要手工操作就能准确地调整极化角。该设计方法已申请专利，并已投入使用。关键词：卫星通信；电磁波；极化角0 前言 卫星通信的特点是通信距离远，覆盖范围广，组网灵活，信道品质好，并且成本与通信距离无关，因此近年来在通信中普及发展很快- 。现在，应急通信业务发展迅速，许多通信业务并不是固定在某一处，呈现出变时变地的特点，因此，车载卫星通信装置应运而生。车载卫星通信由于不受地域的限制，以及其灵活机动性，在通信领域中得到越来越广泛的应用 。由于车载卫星天线位置的不固定，车载卫星天线也面临着如何快速地寻星定位，这也是衡量车载卫星天线性能的一个重要的指标。而极化角的调整是寻星定位过程中必不可少的一步，它决定着信号接收品质的好坏。1 极化与极化角 极化是指电磁波在传播过程中电场矢量的方向。笼统地说，所有的极化都是椭圆极化，而圆极化和线极化是它的两个特例。目前，卫星电波极化方式采用是这两种方式。线极化又分为单极化和双极化。单极化还分为水平极化(H)和垂直极化(V)。 卫星信号的极化与地面接收天线的极化定义基准不同 。其中，卫星信号的极化定义以卫星轴系为基准，即把电场矢量垂直于卫星的自旋轴定义为水平极化波，平行于自旋轴定义为垂直极化波。由于自旋轴指向地心，因此水平极化波电场矢量与卫星运动轨道方向一致，即电场矢量与卫星所在点的圆切线方向一致(即与赤道平面平行)；垂直极化波电场矢量方向与卫星运动轨道平面(即赤道平面)垂直。而地面接收天线的极化定义以地平面为基准，若天线馈源矩形波导口窄边平行于地平面，则电场矢量平行于地平面，称为水平极化；反之馈源矩形波导口窄边垂直于地平面，则称为垂直极化。地处不同经纬度上的地平面接收站的基准极化面同卫星下行电磁波极化面有不同的夹角，通常把卫星发射的水平极化波与接收点地平面的夹角称为极化角，用 表示。由于极化角的存在而引起的极化损耗为，J。=10lg(COS 0 )，dB。地球同步卫星和地面卫星接收站的关系，如图1所示。2 极化角的调整 在大多数情况下，卫星下行信号的极化方向并不是理想的平行于地面或垂直于地面，而是会随着接收天线所处地球经纬度的不同而不 。为了使天线的增益最大，则需要使天线的极化方向与卫星下行信号的极化方向相一致，即接收天线馈源中波导口相对于地面应倾斜一个角度。经纬度不同，卫星下行信号的极化方向不同，因此该倾斜角度也不同。因此，当卫星展开后，随即需要调整该角度，以接收信号。 极化角的调整是在卫星天线仰角和方位角调整之后进行的。此时，接收天线已基本对准欲接收信号卫星。调整之前，需要知道当地下行信号电磁波是垂直极化还是水平极化，可通过查阅相关资料获得。 由于极化角可以通过计算得到，因此理论上讲可以将馈源的矩形波导口旋转相应角度即可。但是，由于每颗卫星姿态各异，其发出的信号经过长距离的传输后，其角度误差经过积累会十分可观。由于地面卫星天线安装的误差也会造成接收角度调节难度的加大，因此在实际调整天线时，还需要根据接收信号的强度来调整天线。文中提出的一种两阶段调节方法，首先通过粗调以接近最佳信号所在位置，然后通过微调以获得最佳角度。21 极化角的粗调 极化角的调整范围较宽，只要在这个范围内，都能收到信号，因此只要将极化角大致调准就行。在国内，尤其是北方地区，极化角粗调时，可采用经验公式：极化角=接收所在地经度一卫星轨道经度。粗调方法如下：以北半球为例，面对天线的抛物面，当为正时(即卫星在当地经度西边)，则逆时针调极化角；当 为负时(即卫星在当地经度东边)，则顺时针调极化角。经过调整之后，馈源的矩形波导口已大致与卫星下行信号极化波平行。 在双工器上固定连接有馈源，在馈源的一侧设有电机，电机的输出端固定连接有第一齿轮，在馈源上固定连接有第二齿轮，且上述两齿轮互相啮合。在馈源的另一侧设置有电磁失电制动器，在电磁失电制动器上设有制动齿轮，且制动齿轮与第二齿轮啮合，上述电磁失电制动器和制动齿轮组成自动锁定机构。在双工器上设置有第一转动限位开关开关和第二转动限位开关，且第一转动限位开关和第二转动限位开关对称分别在双工器的中心线的两侧，第一转动限位开关和第二转动限位开关的中心线互相垂直，在第二齿轮上设有限位块，上述限位块、第一转动限位开关和第二转动限位开关组成转动限位机构。4 优点 与现有技术相比，文中提出的设计方法具有以下优点：a)设计的极化角调整器在使用过程中避免了手工操作，能够节省调整极化角所需时间，省时省力；b)设计的极化角调整器设置了自动锁定机构。通过自锁机构，就能够保证调整好的极化角的稳定性，避