卫星天线的参数对其性能有着至关重要的影响,不同参数从不同维度决定了天线捕捉、处理和传输信号的能力,以下是具体分析:
一、增益:决定信号强度与聚焦能力
定义:天线在指定方向上的辐射强度与各向同性辐射源的辐射强度之比,单位为 dBi。
对性能的影响:
信号接收能力:增益越高,天线对微弱信号的捕捉能力越强。例如,在卫星电视接收中,高增益天线可接收更远卫星或更弱信号的节目,减少信号中断。
波束宽度:增益与波束宽度成反比。高增益天线的主瓣更窄(如抛物面天线增益可达 30dBi 以上,波束宽度仅几度),信号能量更集中,适合点对点通信(如卫星通信地面站);低增益天线(如全向天线增益约 2-5dBi)波束宽度较宽,适合覆盖大范围区域(如卫星广播)。
抗干扰性:窄波束可减少来自其他方向的干扰信号,提升信号纯净度。
二、方向性:决定信号辐射或接收的指向性
定义:天线向特定方向辐射或接收电磁波的能力,用方向图(主瓣、副瓣、后瓣)表示。
对性能的影响:
通信度:强方向性天线(如相控阵天线)可通过电扫描对准卫星,避免因卫星轨道移动导致的信号丢失,适用于需要实时跟踪的场景(如移动卫星通信终端)。
覆盖范围:全向天线方向性弱,可接收来自各个方向的信号,适合需要覆盖的场景(如低轨卫星星座的地面接收),但信号强度相对均匀,无法聚焦增强。
干扰抑制:通过调整方向性(如压低副瓣),可减少旁瓣信号干扰,提升主信号质量。
三、工作频率:决定适配的信号频段
定义:天线有效工作的频率范围,需与卫星信号频段匹配(如 C 波段 3.7-4.2GHz、Ku 波段 10.7-12.75GHz)。
对性能的影响:
信号匹配度:天线工作频率必须与卫星发射的信号频率一致,否则无法有效接收。例如,接收 Ku 波段信号需使用偏馈天线(适配高频),而 C 波段需正馈天线(适配低频)。
波长与尺寸:频率越高,波长越短,天线尺寸可更小(如 Ku 波段天线比 C 波段小),但高频信号易受雨衰影响(如 Ka 波段在暴雨中信号衰减明显)。
带宽特性:部分天线(如微带天线)带宽较窄,仅能覆盖特定频率;宽频天线(如抛物面天线配合多频段馈源)可兼容多个卫星频段,提升通用性。
四、电压驻波比(VSWR):反映天线与馈线的匹配效率
定义:衡量天线输入阻抗与馈线特性阻抗的匹配程度,VSWR=1 时完全匹配,一般要求 VSWR≤2。
对性能的影响:
信号反射与损耗:VSWR 过高(如 > 3)会导致大量信号反射回馈线,造成能量损耗,甚至损坏高频头。例如,馈线老化或接头接触不良会使 VSWR 升高,导致卫星电视画面卡顿。
传输效率:匹配良好时(VSWR≈1.5),信号传输效率高,接收端可获得更强的有效信号,提升解码质量。