圓極化天線測量問題

1、橢圓極化天線測量問題1、電磁波的極化由于電場與磁場有恒定關(guān)系，通常以電場矢量端點軌跡的取向和形狀來表示電磁波的極化特性。電場矢量方向與傳播方向構(gòu)成的平面稱為極化平面。電磁波的極化方式有線極化、圓極化和橢圓極化。電場矢量恒定指向某一方向的波稱為線極化波，工程上常以地面作參考，電場矢量平行于地面的稱為水平極化，電場矢量垂直于地面的稱為垂直極化。若電場矢量存在兩個不同幅度和相位相互正交的坐標分量，則在空間某給定點上合成電場矢量的方向?qū)⒁詧龅慕穷l率旋轉(zhuǎn)，其電場端點的軌跡為橢圓，這種波稱為橢圓極化波。當兩個正交坐標分量具有相同振幅相位差90度時，橢圓變成圓，此時的波稱為圓極化波。天線輻射場通常是橢圓極化

2、場，理想線極化和圓極化是很難實現(xiàn)的，它們總存在主極化（例如垂直線極化或右旋圓極化）和交叉極化（相應的是水平極化或左旋圓極化）。軸比是衡量圓極化天線性能的重要指標，軸比定義為電場強度的極化橢圓長軸與短軸之比，如圖1AR=b (1)用分貝表示AR dB =20logb (2)aa 圖1 電場矢量在空間隨時間變化描繪的極化橢圓通常，在天線的主波束最大方向軸比較好，偏離主瓣軸比惡化，尤其在大角度旁瓣區(qū)域，幾乎變?yōu)榫€極化，如圖2。圓極化天線輻射方向圖測試必須考慮這一因素。圓極化天線輻射電磁波旋向定義：觀察者順著電磁波傳播方向看去，順時針旋轉(zhuǎn)為右旋，反時針旋轉(zhuǎn)為左旋，如圖3。圖2 不同輻射方向的橢圓極化天

3、線的極化特性2、極化效率或極化損失如果發(fā)射天線與接收天線的極化不匹配，將有極化損失，用極化效率 來衡圖3圓極化波的旋向量極化匹配程度=2 22 r2u +1 rs+1 ±4rurs+ ru 1 rs1 cos2(su)2 ru +1 rs+1 ，0 （3）其中ru,rs分別是被測天線和輔助天線的軸比（電場強度比），u,s分別是被測天線和輔助天線的傾角。當被測天線和輔助天線極化反旋時，（3）式中取負號，當被測天線和輔助天線傾角一致時，極化效率 最大；當被測天線和輔助天線極化傾角正交時，極化效率 最小。當輔助天線為理想圓極化時，（3）式簡化為= r+1 （4） u 1極化損失2=10lo

4、g(ru +1) （5）由（4）式可計算不同軸比時極化效率表1輔助天線為理想圓極化時被測天線不同軸比對應的極化損失由表1可知，用圓極化標準天線測量橢圓極化天線增益（或方向圖）時，在主波束最大值方向，兩者幾乎為理想圓極化，增益測量結(jié)果是正確的。否則，由于存在極化損失，須用線極化天線測量后計算。當輔助天線（或標準天線）為線極化時，（3）式的極化效率 簡化為=或者極化損失=10log r+1 + r1 cos2(u u 2 r2u +1 + ru 1 cos2(su)2 ru +1 （6） 2 r2u +1 su) （7）我們討論輔助天線為線極化的情況。設(shè)被測天線輻射非理想的右旋圓極化波，可以看成一

5、個右旋和一個左旋圓極化波的合成，如圖4。3、圓極化天線的增益測量有兩種方法得到被測橢圓極化天線的增益。（1） 由兩個正交分量功率合成設(shè)兩個正交線極化增益（功率值）分別為GH，GV，合成的圓極化增益為GC=GH+GV （8）或者 GC(dB)=10log(GH+GV )（2） 由極化橢圓的長軸增益加修正因子GC dB =GL dB +20log圖4非理想的右旋圓極化波 +r) （9） u1由（9）式可計算修正因子如表2。表2 不同軸比時圓極化天線增益的修正因子4、圓極化天線方向圖測量天線方向圖描繪天線輻射能量空間分布。任何圓極化天線的輻射場都不會在4立體角內(nèi)具有理想圓極化特性，與之配合的另一天線（比如作為接收天線）或為圓極化，或為線極化，均不可能在整個4立體角內(nèi)將它的圓極化的全部分量均獲取，必然有極化損失，因此，圓極化天線方向圖測