[科普中国]-天线口径

概念简介

分析接收天线时使用口径（aperture）的概念会非常方便1。假设接收天线是一个浸没在均匀平面波形成的场中的电磁喇叭（如图所示）。设该平面波的坡印廷矢量（Poynting vector），或功率密度，为S瓦特/平方米，而喇叭嘴的面积是A平方米。如果喇叭通过面积A提取能提取的全部的功率，则获得的全部功率为：

P=SA (W)

这样，这个电磁喇叭可以被视作一个口径，而它从行波中提取的功率与口径（或者喇叭嘴的面积）成正比。区分几种类型的口径概念会很方便，比如有效口径（effective aperture）、散射口径（scatteringaperture）、损耗口径（lossaperture）、收集口径（collectingaperture）和物理口径（physicalaperture）。

这里需要假设，天线的极性与入射波相同，且指向最大响应方向。1

天线天线是“辐射或接收无线电波的工具’’。换句话说，天线是自由空间与导波装置之间的过渡设备。其中，发射天线的作用是将高频电流变换成电磁波，向规定的方向发射出去；接收天线的作用是将来自一定方向的无线电波还原为高频电流，经过馈线送入接收机的输入回路。这种高频电流和电磁波之间的能量变换是可逆的，即从理论上讲，发射天线可以当作接收天线使用，接收天线也可以当作发射天线使用。除了发射或接收能量以外，通常还要求天线能够优化或增强某些方向上的辐射能量，并抑制其他方向的辐射能量。因而天线除了作为探测装置以外，还应当作为定向装置。工程上采用一些特性参量来表征天线的性能，如方向图、主瓣宽度、副瓣电平、方向性系数、增益、极化、输入阻抗等，对于特殊的天线还有一些特殊指标要求。2

上线值限制因素噪声温度卫星天线的噪声温度与两个因素有关 一是与天线的形状有关，口径大的天线噪声温度低， 口径小的天线噪声温度高；二是与大地噪声和大气噪声有关卫星信号穿过大气层厚度越厚， 大气噪声就毡高， 反之就越低。当卫星与地面站的经度差较大时，地面站占接收天线的仰角就比较低。也就是说，信号是从侧向通过大气层的，等效为信号穿过大气层的厚度比垂直通过大气层的厚度增加。

可见，天线曲噪声温度主要与天线的口径和天线工作时的仰角大小有关。

卫星的EIRP值随着航天技术的发展进步，卫星的等效全向辐射功率(EIRP)将增加3~5dBw， 到东方红一Ⅲ号时可增加7~9dBw 由式

可以算出相应的卫星功率时，地面的功率通量密度(φ)和地面场强(E)， 可见， 卫星EIRP值提高，地面场强也相应增加，这就为接收天线口径减小创造了有利条件。3