Ku波段卫星通信抛物面天线的设计(5)
称为水平极化波 。 由于电波的特性 ， 决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会
在大地表面产生极化电流 ， 极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅
速衰减，而垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减 ， 保
证了信号的有效传播 。 因此 ， 在移动通信系统中 ， 一般均采用垂直极化的传播方
式。另外，随着新技术的发展，现在大量采用双极化天线。就其设计思路而言 ，
一般分为垂直与水平极化和 ± 45 极化两种方式，性能上一般后者优于前者，因
此目前大部分采用的是 ± 45 ° 极化方式 。 双极化天线组合了 +45 ° 和 -45 ° 两副极
化方向相互正交的天线 ， 并同时工作在收发双工模式下 ， 大大节省了每个小区的
天线数量；同时由于 ± 45 ° 为正交极化，有效保证了分集接收的良好效果 。 （其
极化分集增益约为 5dB ，比单极化天线提高约 2dB 。 ）
2.1.5 带宽
每个天线都有其中心工作频率 ， 在偏离中心工作频率 ， 天线的某些电性能将
会下降 ， 电性能下降到容许值的频率范围 ， 就称为天线的带宽 。 这里所关心的电
性能可以是输入阻抗，也可以是增益等。
天线带宽的表示方法有两种 ： 一种是绝对带宽 ， 是指天线实际工作的频率范本科毕业设计说明书（论文） 第 6 页 共 41 页
围，另一种是相对带宽，是绝对带宽与中心频率之比。
2.2.2.2. 2 2 2 2 矩形波导及其辐射器 矩形波导及其辐射器 矩形波导及其辐射器 矩形波导及其辐射器
2.1 .1 矩形波导的结构与尺寸
矩形波导如图 2.1 所示 ， 其内传输主模 （ TE 10 或 H l0 ） ， 波导尺寸应满足下( 2 -1)
若考虑到损耗要小， b 应当小；但若考虑到传输功率要大， b 又应当大。综 合
考虑抑制高次模、损耗小和传播功率大等因素，矩形波导截面尺寸 — 般选择：
波导尺寸确定后，其工作频率范围便可确定。为使损耗不大，并不出现高次模 ，
其工作波长范围取 [2]
a a 6 . 1 05 . 1 ≤ ≤ λ ( 2 -2 b )
(a) 矩形波导 (b) 传输主模时的管壁电流
图 2 . 1 矩形波导及其管壁电流
波导管壁电流 ： 当波导中传输微波信号时 ， 在金属波导内壁表面上将产生感应电
流 ， 称之为管壁电流 。 在微波频率 ， 趋肤效应将使这种管壁电流集中在很薄的波
导内壁表面流动，其趋肤深度 δ e 的典型数量级为 410 −
厘米 ( 例如：铜波导 f ＝
30GHz 时 δ e ＝ 3.8 × 4
10 −
厘米 ) 。故，这种管壁电流可视为面电流。本科毕业设计说明书（论文） 第 7 页 共 41 页
2 2 2 2 .2.2 .2.2 .2.2 .2.2 矩形波导辐射器
矩形波导的结构如图 1 . 1 所示，近似计算时，可以认为波导开口面上的场
分布和波导内横截面上的入射波场分布相同 。 在需要较精确计算开口面上的场分
布时 ， 应计入反射以及考虑外壁电流的贡献 。 矩形波导中传输主模时 ， 作为近似
计 算 ， 其口径场分布可以表示为 ：