便携站及动中通信天线技术研究+文献综述(4)
图2-4 伺服控制系统
2.3.2 波束控制系统
如图2-5所示，波束控制系统由A/D卡、译码驱动电路、卫星跟踪接收机等组成，它的任务是完成相控阵天线俯仰的搜索和跟踪[ ]。相控阵天线依靠改变每个相控阵单元的相位来调整波束指向，在不增加移相器位数的情况下，采用移位馈相法来消除相位量化误差。综合控制器根据波束俯仰角度和频率的关系，计算出每一个相控阵单元的配相值，将该配相值转化为八位二进制码，再加上相移调整码，作为激励器的输入码，并按单元地址送到每个激励器，即可完成俯仰角的调整过程。
图2-5 波束控制系统
3 天线
天线是一种将电磁波能量转换为相同频率的功率信号的能量转换器件。其功能是有效地使发射功率转化成电磁波(自由波)能量，并发射到空间去，同时也将从空间接收到的极为微弱的电磁波(自由波)能量有效地转换为同频信号的高频功率馈送给接收机。卫星接收天线是卫星通讯地球站最主要最重要的设备之一，它接收卫星信号的能力和效率直接决定了卫星通讯地球站的质量。天线是自动对星接收系统控制的对象。天线和其自动对星接收系统统称为天线设备[ ]。
3.1天线电性能
下面首先介绍一下天线的几个指标：带宽，方向性系数，方向图，增益等，这些是天线的主要评价标准[ ]。
3.1.1 天线带宽
天线带宽是天线频带宽度的简称，指的是天线主要电指标如驻波系数、输入阻抗、增益、主瓣宽度、副瓣电平、相位分布、极化特性等均满足设计要求时的频率范围。主要有两种表达方式：相对带宽(又称分数带宽)，和倍频带宽。若天线的可用上限频率记为 ，可用下限频率记为 ，那么相对带宽定义为：
（3.1）
另一个重要的带宽表达方式是倍频带宽，定义为
超宽带天线的一般概念是相对带宽达到 100%以上，或者倍频带宽大于3。天线带宽有阻抗带宽，增益带宽，方向图带宽，极化带宽等等，分别代表满足天线阻抗要求，增益要求，方向图要求和极化条件的频带范围。根据不同的应用要求，可以选择相应的带宽表述方式，一般来说，天线的带宽这一综合性指标，应以其中最窄的带宽定义，即在此频带内，天线的主要性能指标均能达到规定值的要求[ ]。
3.1.2 天线方向性
描述天线方向性的有天线方向图和天线方向性系数，天线方向图用来描述电场强度在空间的分布情况，通过一个三文的立体图形来表示，实际上经常用两个在最大辐射方向上相互垂直的平面的方向图来表示，一般情况可以称为 E面和 H 面。描述天线方向图的参数有：主瓣宽度或称半功率波瓣宽度、副瓣电平(指副瓣中的最大值与主瓣最大值之比)、前后辐射比(指前向与后向辐射场强之比)等[ ]。
天线方向性系数是用来定量的说明天线辐射电磁波能量的集中程度。在总辐射功率相同的情况下，天线在其最大辐射方向上某处的场强的平方，与一无方向性的点源在相同处产生的场强的平方之比。也就是说，天线如果是全向辐射的话，那么它的方向性系数为 1。方向性系数通常用分贝表示。天线的方向性愈强，方向性系数愈大。
3.1.3 天线效率
天线效率用以度量天线转换能量的有效性，它也是天线的重要指标之一。例如发射天线的效率定义：天线辐射功率与输入功率之比。此处效率主要指的是天线的功率效率，在一定情况下，我们需要计算效率，特别是在某些特殊的应用之中。效率即是天线辐射能量与输入能量之比。天线的效率是小于 1 的数值。