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天線口徑

鎖定
天線理論中,口徑(或者有效面積)是表示天線接收無線電波功率的效率的參數。口徑被定義為垂直於入射無線電波方向,並且有效截獲入射無線電波能量的面積。
中文名
天線口徑
外文名
Antenna aperture
簡    介
天線接收無線電波功率的效率參數
分    類
散射、有效、損耗、收集、物理
應用學科
通信工程,天文學,電子科學
實    質
有效截獲入射無線電波能量的面積

天線口徑概念簡介

分析接收天線時使用口徑(aperture)的概念會非常方便 [1]  。假設接收天線是一個浸沒在均勻平面波形成的場中的電磁喇叭(如圖1所示)。設該平面波的坡印廷矢量(Poynting vector),或功率密度,為S瓦特/平方米,而喇叭嘴的面積是A平方米。如果喇叭通過面積A提取能提取的全部的功率,則獲得的全部功率為:
圖1 圖1
P=SA (W)
這樣,這個電磁喇叭可以被視作一個口徑,而它從行波中提取的功率與口徑(或者喇叭嘴的面積)成正比。區分幾種類型的口徑概念會很方便,比如有效口徑(effective aperture)、散射口徑(scatteringaperture)、損耗口徑(lossaperture)、收集口徑(collectingaperture)和物理口徑(physicalaperture)。
這裏需要假設,天線的極性與入射波相同,且指向最大響應方向。 [1] 

天線口徑天線

天線是“輻射或接收無線電波的工具’’。換句話説,天線是自由空間與導波裝置之間的過渡設備。其中,發射天線的作用是將高頻電流變換成電磁波,向規定的方向發射出去;接收天線的作用是將來自一定方向的無線電波還原為高頻電流,經過饋線送入接收機的輸入迴路。這種高頻電流和電磁波之間的能量變換是可逆的,即從理論上講,發射天線可以當作接收天線使用,接收天線也可以當作發射天線使用。除了發射或接收能量以外,通常還要求天線能夠優化或增強某些方向上的輻射能量,並抑制其他方向的輻射能量。因而天線除了作為探測裝置以外,還應當作為定向裝置。工程上採用一些特性參量來表徵天線的性能,如方向圖、主瓣寬度、副瓣電平、方向性係數、增益、極化、輸入阻抗等,對於特殊的天線還有一些特殊指標要求。 [2] 

天線口徑上線值限制因素

天線口徑噪聲温度

衞星天線的噪聲温度與兩個因素有關 一是與天線的形狀有關,口徑大的天線噪聲温度低, 口徑小的天線噪聲温度高;二是與大地噪聲和大氣噪聲有關衞星信號穿過大氣層厚度越厚, 大氣噪聲就氈高, 反之就越低。當衞星與地面站的經度差較大時,地面站佔接收天線的仰角就比較低。也就是説,信號是從側向通過大氣層的,等效為信號穿過大氣層的厚度比垂直通過大氣層的厚度增加。
可見,天線曲噪聲温度主要與天線的口徑和天線工作時的仰角大小有關。

天線口徑衞星的EIRP值

隨着航天技術的發展進步,衞星的等效全向輻射功率(EIRP)將增加3~5dBw, 到東方紅一Ⅲ號時可增加7~9dBw 由式
可以算出相應的衞星功率時,地面的功率通量密度(φ)和地面場強(E), 可見, 衞星EIRP值提高,地面場強也相應增加,這就為接收天線口徑減小創造了有利條件。 [3] 
參考資料
  • 1.    John D. Kraus; Ronald J. Marhefka.天線(第三版):電子工業出版社,2006年:21-22
  • 2.    馮濤. 極化扭轉卡塞格倫天線研究[D]. 西安電子科技大學, 2009.
  • 3.    張毅. 試論衞星接收天線口徑的上限值[J]. 電視技術, 1992(10):54-56.