微波通信概論ch1-6 微波天線 導波管及相關設施

 常用天線

1.拋物狀天線(Parabolic Antenna)

反射板的直徑4,6,8,10,12,30,60,100英呎

天線直徑愈大天線增益越大

The standard formula for the parabolic reflector antenna gain is:

G=10log10k(πDλ)2${\displaystyle G=10{\log }_{10}k{\left(\frac{\pi D}{\lambda }\right)}^2}$

Where:
    G is the gain over an isotropic source in dB
    k is the efficiency factor which is generally around 50% to 60%, i.e. 0.5 to 0.6
    D is the diameter of the parabolic reflector in metres
    λ is the wavelength of the signal in metres

拋物面反射器天線增益可以高達 30 到 40 dB。

影響拋物面天線增益的因素有很多。這些因素包括：

• 反射面   直徑 天線反射面的直徑越大，拋物面反射器的增益就越高。
• 工作波長：   拋物面反射器天線增益取決於反射器的波長尺寸。因此，如果在兩個不同的頻率上使用相同的反射器，則增益將不同。它與所使用的波長成反比。
• 天線效率：天線   的效率對拋物面反射器的整體增益有顯著影響。典型數字在 50% 到 70% 之間。

2.號角天線(Horn Antenna)

優點

• 形成小的小葉
• 阻抗匹配好
• 更大的方向性
• 更窄的光束寬度
• 避免駐波

缺點

• 擴角設計，決定方向性
• 喇叭口角和喇叭口長度不宜過小

3.凱式天線 (Cassergain Antenna)

凱式天線一般稱為二次反射天線,其外表最大特徵為天線聚焦點有塊錐形圓盤,此圓盤的作用在接收時是用來把主天線的信號反射到盤面中央的LNA.在作為發射的狀態時此反射面接收行波管發射的訊號作為主天線的反射器.

凱式天線通常使用在衛星上鏈站,本身可針對一顆衛星同時發送與接收,為了不使衛星下鏈與地面上鏈發生干擾,通常地面上鏈不論C或Ku都會比衛星下鏈頻率高出約2GHz.

凱式天線大部分用來作收發天線,為了使信號更精準打上衛星,凱式天線通常配備可自動微調仰角、方位的步進馬達,並無時無刻在微調追蹤衛星,因此使地面上傳的信號更加穩定 .

天線向Free Space自由空間輻射電磁波採用1. 水平極化 (Horizontal Polarized )2. 垂直極化 (Vertical Polarized )3. 圓極化(Circularly Polarized) :  右旋轉(Right Hand) 左旋轉(Left Hand)
圓極化 (CP) 是指隨著信號傳播而旋轉的無線電波。當它向右旋轉時，極化稱為 右旋圓極化 （RHCP）；當它向左旋轉時，它被稱為 左手圓極化 （LHCP）。
電場矢量E的方向指定了天線的極化。

在水平極化中，EM（電磁）波的電場矢量與地球平行。這是由與地球水平的天線產生的。在圖中通過顯示傳播方向上的電場來解釋相同的情況。

在垂直極化中，EM（電磁）波的電場矢量垂直於地球。這是由垂直於地球的天線產生的。圖中通過顯示垂直傳播方向上的電場來解釋相同的情況。

為了使通信鏈路有效工作，發射和接收天線應處於同一極化狀態。

導波管(Wave Guide)分成橢圓、矩形和圓形導波管

橢圓、剛性矩形和剛性圓形波導，用於
地面微波和地球站天線系統。
橢圓波導是 3.4 至 26.5
GHz 頻率範圍內大多數微波天線系統的推薦饋線。與剛性波導相比，長、連續、靈活的長度使系統規劃和安裝更容易且成本更低。
矩形波導彎頭、扭曲、壓力窗口和彎曲扭曲等組件用於橢圓和圓形波導系統，用於連接天線和無線電設備。矩形波導也可用於空間有限的短饋線系統。提供 3.4 - 40 GHz 頻率範圍內的全系列組件。
導波管使用日久後再管內會滯留一些水蒸氣，水蒸氣過多時會發生吸收(Absorption)與衰減(Attenuation)現象，所以會裝設乾燥機(Dehydrator)將乾燥空氣強制送入導波管內。