船舶信号与系统控制教案(船用天线)19

一、天线概述二、船用天线系统课题十九、天线系统

一、天线概述

天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介（通常是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。这就是天线的互易定理。

卫星电视接收系统的组成：卫星电视接收系统是由：抛物面天线、馈源、高频头、卫星接收机组成一套完整的卫星地面接收站。1.抛物面天线是把来自空中的卫星信号能量反射会聚成一点（焦点）。2.馈源是在抛物面天线的焦点处设置一个惧卫星信号的喇叭，称为馈源，意思是馈送能量的源，要求将会聚到焦点的能量全部收集起来。前馈式卫星接收天线基本上用大张角波纹馈源。3.高频头（LNB亦称降频器）是将馈源送来的卫星信号进行降频和信号放大然后传送至卫星接收机。高频头的噪声度数越低越好。4.卫星接收机是将高频头输送来的卫星信号进行解调，解调出卫星电视图像信号和伴音信号。抛物面天线馈源

馈源是天线的心脏，它用作高增益聚集天线的初级辐射器，为抛物面天线提供有效的照射,对经反射面反射而来的电磁波进行整理,使其极化方向一致,并进行阻抗变换,使馈源中由圆波导传播的电磁波能够变换成调频头中由矩形波导传播的电磁波,从而提高天线效率。高频头

高频头：俗称调谐器，是电视高频信号公共通道的第一部分，目前电视机使用的高频头一般分为数字信号高频头（简称数字高频头）和模拟信号高频头（简称模拟高频头）。简单的讲就是接受电视信号的调谐及高频信号放大器。卫星接收机

卫星电视接收机俗称“锅”，是一种能够接收卫星电视节目的装置。生产、销售和安装卫星电视接收器属于违法行为。但是近日，记者在首府多个小区内看到，一度因有线电视普及而冷清的“锅”市场，又在首府热卖起来，贩卖者打出新卖点：安装“锅”能收看到境外成人节目。

天线是辐射或接收电磁波的装置。根据天线辐射或接收电磁波的不同，一般分为发射天线和接收天线。发射天线的作用是把已调高频电流的能量转换成电磁波能量向空间辐射出去；接收天线的作用是将来自空间的电磁波能量转换为高频电流能量。因此，发射天线与接收天线都是一种能量转换装置，并且可以证明它们具有互易性，即收发天线可以互换使用，其参数基本不变。二、船用天线系统（1）常见船用天线简介

船用天线种类很多，一艘远洋船舶往往配备有十几副天线，每副天线都有其特殊用途。船用天线从长波到微波几乎都有，其形状各异。几种常见的船用天线：1.T型和Г型天线船用中高频收发射机的工作频率覆盖了整个中波及短波波段（1.6-27.5MHz）。由于船上空间有限，不可能对每个波段都配置一副专用天线，因此船用单边带发射机通常只配一副主天线，该天线是按中波发射方式设置的，短波也从该天线中发出。由于中波传播主要靠地波传播，而地波传播一般采用垂直极化方式，因此中波天线一般采用垂直天线。船用中高频收发射机的天线通常采用T型或Г型加顶天线，如图所示T型和Г型天线2.直立桅杆式天线直立桅杆式天线也称带拉索的桅杆天线，如图所示。它基本上由以下4部分组成：高频绝缘子：在天线底座，用于支撑天线。桅杆：它是底部绝缘的空心桅杆，电流沿外表面流到顶部，辐射高频能，内表面没有电流流过。加顶电容圈：起加顶作用。拉索：起固定天线作用。这种天线与T型和Г型天线相比，其有以下优点：（1）不影响船舶装卸货，无需拆卸天线；

(2)T型和Г型天线遇雨或结冰时，绝缘子附挂的冰水将会使天线与桅杆短路，而直立天线无此问题。（3）可进行标准化设计，不受具体船体限制。这种天线的缺点：（1）对底部绝缘要求高；（2）天线固定困难；（3）由于拉索的存在，天线所占面积较大。为此，有改进型的顶馈接地桅杆式天线和立式桅杆天线（也称自立式竖笼天线）。直立桅杆式天线3.全向性天线全向性天线能够接收所有方向来的无线电波，不需要伺服装置调整天线指向。如图所示的天线就是Inmarsat-C标准船站使用的全向性天线。INMARSAT-C天线4.抛物面天线如图所示的天线就是抛物面天线。这种天线使用聚焦技术，能获得较高的发射和接收增益。如图所示从卫星发来的信号被碟状的抛物面天线所接收并反射聚焦到主焦点，信号在主焦点被收集，由于信号能被集中，因而使通过主焦点馈送至船站电子单元的信号电平大大提高，也就是获得了高的天线增益。由于天线具有互易性，接收原理同样适用于有船站向卫星发送信号的情况。目前，船舶上安装的B型船站和M船站，都采用抛物面天线。因为这种天线具有极强的方向性，因此在使用这种天线进行通信时，要求必须时刻将天线对准所使用的卫星，而且在天线与卫星之间，必须保持通透，不能有任何障碍物存在。见图所示Inmarsat-M标准船站所用的天线就是抛物面状天线。INMARSAT-M天线5.阵列天线下图所示的是NERA公司的Inmarsat-F标准天线就是阵列天线一种实例。该天线由四块波束阵列天线组成。用跟踪控制模块控制相移器的开关，从水平和垂直方向上调整阵列天线指向静止卫星，实现点波束通信。Inmarsat-F（NERA）天线之一二、船用