船舶信號與系統(tǒng)控制教案(船用天線)19

一、天線概述二、船用天線系統(tǒng)課題十九、天線系統(tǒng)

一、天線概述

天線是一種變換器，它把傳輸線上傳播的導行波，變換成在無界媒介（通常是自由空間）中傳播的電磁波，或者進行相反的變換。在無線電設(shè)備中用來發(fā)射或接收電磁波的部件。無線電通信、廣播、電視、雷達、導航、電子對抗、遙感、射電天文等工程系統(tǒng)，凡是利用電磁波來傳遞信息的，都依靠天線來進行工作。此外，在用電磁波傳送能量方面，非信號的能量輻射也需要天線。一般天線都具有可逆性，即同一副天線既可用作發(fā)射天線，也可用作接收天線。同一天線作為發(fā)射或接收的基本特性參數(shù)是相同的。這就是天線的互易定理。

衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)的組成：衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)是由：拋物面天線、饋源、高頻頭、衛(wèi)星接收機組成一套完整的衛(wèi)星地面接收站。1.拋物面天線是把來自空中的衛(wèi)星信號能量反射會聚成一點（焦點）。2.饋源是在拋物面天線的焦點處設(shè)置一個懼衛(wèi)星信號的喇叭，稱為饋源，意思是饋送能量的源，要求將會聚到焦點的能量全部收集起來。前饋式衛(wèi)星接收天線基本上用大張角波紋饋源。3.高頻頭（LNB亦稱降頻器）是將饋源送來的衛(wèi)星信號進行降頻和信號放大然后傳送至衛(wèi)星接收機。高頻頭的噪聲度數(shù)越低越好。4.衛(wèi)星接收機是將高頻頭輸送來的衛(wèi)星信號進行解調(diào)，解調(diào)出衛(wèi)星電視圖像信號和伴音信號。拋物面天線饋源

饋源是天線的心臟，它用作高增益聚集天線的初級輻射器，為拋物面天線提供有效的照射,對經(jīng)反射面反射而來的電磁波進行整理,使其極化方向一致,并進行阻抗變換,使饋源中由圓波導傳播的電磁波能夠變換成調(diào)頻頭中由矩形波導傳播的電磁波,從而提高天線效率。高頻頭

高頻頭：俗稱調(diào)諧器，是電視高頻信號公共通道的第一部分，目前電視機使用的高頻頭一般分為數(shù)字信號高頻頭（簡稱數(shù)字高頻頭）和模擬信號高頻頭（簡稱模擬高頻頭）。簡單的講就是接受電視信號的調(diào)諧及高頻信號放大器。衛(wèi)星接收機

衛(wèi)星電視接收機俗稱“鍋”，是一種能夠接收衛(wèi)星電視節(jié)目的裝置。生產(chǎn)、銷售和安裝衛(wèi)星電視接收器屬于違法行為。但是近日，記者在首府多個小區(qū)內(nèi)看到，一度因有線電視普及而冷清的“鍋”市場，又在首府熱賣起來，販賣者打出新賣點：安裝“鍋”能收看到境外成人節(jié)目。

天線是輻射或接收電磁波的裝置。根據(jù)天線輻射或接收電磁波的不同，一般分為發(fā)射天線和接收天線。發(fā)射天線的作用是把已調(diào)高頻電流的能量轉(zhuǎn)換成電磁波能量向空間輻射出去；接收天線的作用是將來自空間的電磁波能量轉(zhuǎn)換為高頻電流能量。因此，發(fā)射天線與接收天線都是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，并且可以證明它們具有互易性，即收發(fā)天線可以互換使用，其參數(shù)基本不變。二、船用天線系統(tǒng)（1）常見船用天線簡介

船用天線種類很多，一艘遠洋船舶往往配備有十幾副天線，每副天線都有其特殊用途。船用天線從長波到微波幾乎都有，其形狀各異。幾種常見的船用天線：1.T型和Г型天線船用中高頻收發(fā)射機的工作頻率覆蓋了整個中波及短波波段（1.6-27.5MHz）。由于船上空間有限，不可能對每個波段都配置一副專用天線，因此船用單邊帶發(fā)射機通常只配一副主天線，該天線是按中波發(fā)射方式設(shè)置的，短波也從該天線中發(fā)出。由于中波傳播主要靠地波傳播，而地波傳播一般采用垂直極化方式，因此中波天線一般采用垂直天線。船用中高頻收發(fā)射機的天線通常采用T型或Г型加頂天線，如圖所示T型和Г型天線2.直立桅桿式天線直立桅桿式天線也稱帶拉索的桅桿天線，如圖所示。它基本上由以下4部分組成：高頻絕緣子：在天線底座，用于支撐天線。桅桿：它是底部絕緣的空心桅桿，電流沿外表面流到頂部，輻射高頻能，內(nèi)表面沒有電流流過。加頂電容圈：起加頂作用。拉索：起固定天線作用。這種天線與T型和Г型天線相比，其有以下優(yōu)點：（1）不影響船舶裝卸貨，無需拆卸天線；

(2)T型和Г型天線遇雨或結(jié)冰時，絕緣子附掛的冰水將會使天線與桅桿短路，而直立天線無此問題。（3）可進行標準化設(shè)計，不受具體船體限制。這種天線的缺點：（1）對底部絕緣要求高；（2）天線固定困難；（3）由于拉索的存在，天線所占面積較大。為此，有改進型的頂饋接地桅桿式天線和立式桅桿天線（也稱自立式豎籠天線）。直立桅桿式天線3.全向性天線全向性天線能夠接收所有方向來的無線電波，不需要伺服裝置調(diào)整天線指向。如圖所示的天線就是Inmarsat-C標準船站使用的全向性天線。INMARSAT-C天線4.拋物面天線如圖所示的天線就是拋物面天線。這種天線使用聚焦技術(shù)，能獲得較高的發(fā)射和接收增益。如圖所示從衛(wèi)星發(fā)來的信號被碟狀的拋物面天線所接收并反射聚焦到主焦點，信號在主焦點被收集，由于信號能被集中，因而使通過主焦點饋送至船站電子單元的信號電平大大提高，也就是獲得了高的天線增益。由于天線具有互易性，接收原理同樣適用于有船站向衛(wèi)星發(fā)送信號的情況。目前，船舶上安裝的B型船站和M船站，都采用拋物面天線。因為這種天線具有極強的方向性，因此在使用這種天線進行通信時，要求必須時刻將天線對準所使用的衛(wèi)星，而且在天線與衛(wèi)星之間，必須保持通透，不能有任何障礙物存在。見圖所示Inmarsat-M標準船站所用的天線就是拋物面狀天線。INMARSAT-M天線5.陣列天線下圖所示的是NERA公司的Inmarsat-F標準天線就是陣列天線一種實例。該天線由四塊波束陣列天線組成。用跟蹤控制模塊控制相移器的開關(guān)，從水平和垂直方向上調(diào)整陣列天線指向靜止衛(wèi)星，實現(xiàn)點波束通信。Inmarsat-F（NERA）天線之一二、船用