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被撕开的保护层3、在振子式平板天线里，微带传输线是印刷在电路板上的，在传输中不仅有损耗，而且还会产生辐射，这种辐射不仅产生损耗，而且干扰了平板天线原来设计的整体方向性 。4、在缝隙式平板天线里，波导的尺寸设计要很精确，波导腔体的加工工艺要求很高，否则都会增加损耗 。所以，在平板天线中减少损耗和处处匹配联接是技术关键 。振子式简介如果我们将过去进口的一款振子式平板天线的天线面纵向切开的话，我们就会见到这个天线面是由五层材料组成 。第一层和第五层为天线保护层，又称天线罩，是用耐腐蚀介质做成 。它起到防止氧化、衰减紫外线对印刷板电路的影响、防雨、雪侵蚀的作用 。第二层为接收天线层 。是一层印刷电路板金属层，它的上面印刷着许许多多排列整齐的单元振子形成的天线阵，故可称天线基板层 。这一层决定着平板天线的技术质量 。单元振子的形状是多样的 。第三层为印刷电路板的介质层，它支撑着第二层 。第四层为接地导体层，它是一层金属箔板，既起到对天线阵的反射作用，又是馈线的一部分，组成微带传输线 。天线阵的输出，与装在平板天线板后的高频头联接 。由此我们可以看出，平板天线有一个较为複杂的结构，採用着微波技术中的微带电路技术，对其工艺要求的又很高，特别是天线阵中馈电相位的同相性要求极其严格 。它和反射式抛物面天线的结构相差很大，因此设计与製造都有较大的难度 。平板天线理论的提出已有二十余年的历史，至今才见到质优价廉的平板天线的出现于国内市场，其原因恐怕就在如此 。工作原理实际上平板天线是从雷达和无线电通信中常用的阵列式天线移植到Ku波段卫星电视接收天线上来的 。所谓阵列式天线，就是将许许多多半波振子单元天线进行有规律地排成行和列而形成 。如图3 。通常每个相邻半波振子单元之间，包括行距与列距，相隔半个波长的整数倍，从而构成一个天线阵 。半波振子的单元的数量取决于平板天线的增益要求，增益要求愈高，其採用的半波振子单元也就愈多 。例如，平板天线增益要求达到34dB，那幺平板天线的半波振子单元，就得有480个之多 。因此振子单元愈多，增益愈高，平板天线的面积也就愈大 。何谓半波振子单元天线呢?这是一对称天线，其每一端臂长1/4波长，是用金属导体製作而成，两端全长为1/2波长，这种天线称半波振子天线 。如果一付天线长度恰好为半个波长，此时的天线呈现为谐振状态，其特性阻抗最小且为纯阻，无电抗，损耗最小故辐射最大 。其辐射的方向性即以半波天线为轴，向垂直于轴线的四周辐射，从剖面看形成8字形辐射 。如果再在半波振子天线平行—侧口一反射板，其辐射方向就成为，辐射成了单方向性的 。除主瓣辐射之外，增加了二个副瓣辐射，即有了其它方向辐射，儘管较小 。当我们明白了单一的半波振子天线的辐射特性后，就可以分析由若干个半波振子天线单元形成的天线阵，即阵列式天线的特性了 。由垂直于天线阵的方向来看，由于入射电波距各个振子的行程相同，电波的相位都相等，天线阵的辐射能量为各个半波振子辐射能量相加，因此天线阵辐射能量为单个振子辐射能量的倍数 。而从天线阵的行与列平面的方向即从平行于平板天线方向来看，入射波到每个半波振子的行程不等，相差半个波长，因此每个半波振子电波相位都差半个波长，即相差180°，故半波振子间相位相反，辐射相互抵消，总的辐射为零 。这就意味着，天线阵的平面方向无辐射 。对于既不是垂直于平板天线也不是平行于平板天线的其它方向电波而言，如图6，各振子间在该方向电波行程差为L 。不难看出，由于不同方向电波，目口不同入射角9的电波，所形成的行程差L也不相同，天线在该方向形成的辐射强度也不相同，因此天线会出现一些不同于主辐射的辐射方向，即出现旁瓣辐射 。旁瓣辐射的数量和强度与半波振子的数量相关，振子越多，旁瓣越多，其强度越弱 。由以上分析我们得知，阵列式天线在接收垂直于天线面方向上电波能量最强，而来自天线面平行方向上的电波是最弱的，是接收不到的 。至于接收其它方向的电波能力，也有一点，而这是我们所不欢迎的，可以通过加大天线阵中半波振子的数量，来加以消除 。因此我们可以说，平板天线主接收方向是垂直于天线的法线方向 。如图7 。同时我们也由此感觉到，平板天线与反射式抛物面天线一样，天线口径越大，方向性越强，天线口径越小，方向性越差 。这也说明只有小口径天线，才可能实现一锅多星的道理 。在平板天线中，採用阵列式天线，而它的基本单元是半波振子单元 。而这种基本单元，我们又可以称其为天线的辐射单元 。在Ku波段，频率範围如果是11.7—12.75GHz，那幺对应的波长在2.353-2.564cm之间 。1/2波长为7.177-1.282cm，取其平均值，半个波长为1.23cm在实际使用中，由于还要考虑天线有个缩短因素，因此半波振子单元的实际长度还要乘以缩短係数0.85-0.9，所以实际半波振子单元长度为1.0455—1.107cm之间，取其平均值便是1.076cm，目口11mm左右，这个长度範围便是平板天线中单元(半波)振子的长度，只有在这个长度範围内的生产製造的平板天线，才适合接收11—12 GHz的Ku波段卫星信号 。上面我们分析了平板天线中的基本单元或称辐射单元是半波振子天线，但由于它仅能接收线极化的电波，形式单一，尺寸也不能缩小 。所以在实际使用中，人们常用其它各种等效形式的辐射元来替代它 。这样生产出来的平板天线不仅面积、尺寸减少些，而且有的可以接收圆极化波 。现在就让我们认识一下这些等效辐射元 。1、片状形等效辐射元：依靠上、下电极组成的极片作为辐射单元 。片状图形种类较多 。2、同平面电极形等效辐射元：依靠电极与周围的接地线构成 。同平面电极在其相邻的缝隙处产生电场，来辐射电波 。此例为圆极化辐射单元 。3、槽缝形等效辐射元：由上下两块金属板形成封闭波导，而上板开有许多槽缝，将空间电波导入并在内部汇集由波导引出 。这方面技术将在后述内容中介绍 。4、线状形等效辐射元：没有单元振子，而依靠传输线上各不同位置的电流分布产生同相辐射 。因此将线做成曲折矩形，变折部分为传输线，平直部分为辐射振子 。振子式辐射单元间的馈电平板天线中的辐射单元的馈电是一个难度较高的技术性问题，必须保证各辐射单元完全是同相馈电，才能使平板天线有较高的增益和较强的方向性 。振子式平板天线各辐射单元依靠微带馈线来馈电，馈电线路不仅要保证各个辐射单元要同相馈电，而且要保证各个辐射单元之间联接与微带馈线间的阻抗匹配问题，这样才能达到衰耗小、效率高 。由于各辐射单元振子是多个连线使用，因此电路是不断地并联 。每二个辐射单元并联一次，阻抗便降低一半，所以馈线的特性阻抗会发生改变，国此要特别注意它们之间的匹配 。微带传输线是做在同一基板上，不可能用改变带间距离的方法来改变阻抗，所以只有改变微频宽度来控制阻抗变化 。为了使不同线段间匹配，馈线上还装有许多阻抗变换器 。为了保证处于不同部位的单元振子都能得到同相位的馈电，因此在设计振子式平板天线布线时，通过调整微带馈线的长短来达到这一目的 。振子式平板天线与高频头的联接由于平板天线各辐射单元是靠微带馈线联接的，电波在振子处已变为感应电流，各微带馈线集中汇总后可以直接以电流形式传输给高频头中下变频器 。既不需要馈源，也减少了由电波的电场形式转换为电流形式的损失，有利于信号的接收 。此时的高频头，可以是集中参数式，也可以是分布参数微带式 。而且还可以把高频头直接装在平板天线后面，或者通过微带式高频头直接做在平板天线里面，使其成为天线－高频头一体化的新型结构，既美观也改善了可靠性，真是一举双得 。目前，市场上平板天线已绝大部分是平板天线+高频头一体化的平板天线了 。如何选择目前我国尚没有有关平板天线的技术标準，市场上平板天线也不太多，如何挑选平板天线很难说得準确，我们也只能从实用角度上谈几个看法 。1、 挑选平板天线的适用频段 。由于平板天线是为卫星电视而使用的天线，而平板天线又有工作频段，因此挑选的平板天线要能接收你所準备接收的卫星电视的频段 。平板天线的工作频段虽然有全频段的，如10.7~12.75GHz的，但它不如单一频段如12.2~12.75GHz或11.7~12.75GHz的各项指标好 。平板天线具有明显的谐振特性，超过工作频段，就会失谐、增益下降，效果不好 。就像人们买衣服，中号衣服虽然大个子和小个子都能将就穿，但效果不如量体裁衣的好 。2、 挑选平板天线的幅度一频率特性 。通过平板天线的工作原理，我们知道了辐射单元的尺寸是由工作频率所决定的 。因此我们自然会想到当频率或波长改变时，那个固定尺寸的辐射单元还能是半波振子吗?如果不再是半波振子，就不再是谐振状态，就会损耗加大，辐射减小，这意味着增益变小 。由此我们感到，工作频率範围越宽，不谐振的可能性也就越大，损耗就会加大，增益减小的範围也就越大，增益一频率特性就越差 。经过分析，我们应该明白平板天线的增益(dB)数据是在什幺工作频率下给出的，在其它频率範围内，增益还会是这个数值吗?所以我们挑选平板天线的增益应在整个工作频率範围内变化不大或基本不变的平板天线 。可以肯定地讲，工作频率範围越大，增益越难保持不变 。3、 挑选平板天线的极化 。在常用的抛物面天线上，不存在极化问题，因为那是挑选高频头时应注意的问题 。但在平板天线上，就存在是接收什幺极化电波的问题了，是线极化还是圆极化 。4、 挑选平板天线的工作温度範围 。在使用抛物面天线时，不存在工作温度範围，不论南方的酷暑还是北方的严寒，都对天线无所谓 。然而在振子式平板天线里，它的辐射单元和馈线都使用微带技术，印刷电路板是由金属薄板构成，在酷暑和严寒时都有冷缩热胀问题，结果就会使辐射单元和微带馈线的尺寸发生变化，从而影响了特性 。因此北方和南方的使用者，在挑选振子式平板天线时应从实际情况来考虑这一问题 。5、 挑选平板天线的噪声 。首先要说明目前的平板天线是与高频头做在一起的一体化天线，因此选择平板天线的噪声就是选择内置高频头的噪声 。由于工作在Ku波段，因此要选择噪声係数小一些的 。6、选择平板天线安装、调节方便的为好 。在调节平板天线时，不仅需要像反射式抛物面天线那样调节方位角和仰角，还要增加一项：调节极化角 。因此在选择平板天线时，要注意三者的调节互不影响，要能够调节到位，调节后应能方便固定 。安装步骤首先要把平板天线指向正南，如果你的正南方向有卫星电视信号的话，就可以先接收正南方向那颗卫星的信号 。其次要明确，你準备接收的卫星电视信号是水平极化的，还是垂直极化的 。如果接收的是垂直极化的信号，那幺就请你将平板天线面设定到位 。反之若接收的是水平极化信号 。然后开始调节天线的方位角，可通过调节平板天线面与支撑桿之间的第三个调节环调节到位 。如果接收的卫星轨位高于你所对应的正南方向卫星的轨位的话，那幺就将平板天线向东转，反之如果接收的卫星轨位低于你的正南方向的卫星轨位的话，那就将平板天线向西转 。方位角大体调节后，即开始调节仰角，调节平板天线面与支撑桿之间的中间调节环图(17B)便可完成仰角调节 。大体调节方位角、仰角后，再返回调节极化角 。在反射式抛物面天线中是调节高频头的极化角，而现在调节的是平板天线的面的极化角，虽然两者的调节部位不一样，但两者调节的方法是相似的 。你只要把平板天线的面看成高频头内的天线振子(俗称探针)调节就行了 。反覆调节三个角，要慢慢调，最终总会把卫星信号调出来的 。海域平板天线最适用于线极化的卫星信号 。如果要接收圆极化卫星信号，只要卫星信号足够强，这款平板天线仍能接收得到，只是增加了3dB的衰减 。由于今年我国要发射首颗电视直播卫星，这将带动卫星电视产业有一个较大的发展，因此在国内，近来再次出现了平板天线 。这些平反天线多数是国内厂家自己生产的 。应该说，平板天线与我们现在已大量使用的反射式抛物面天线有很大的不同 。反射式抛物面天线是採用一次或二次反射式的接收天线，而平板天线是直接接收式天线，前者的天线面是起反射作用的，后者的天线面就是直接接收的天线，因此二者有本质的不同 。技术参数电气参数：Electric Specifications频率範围：Frequency rang-MHz 1920-2170频宽：Bandwidth -MHz 250增益：Gain -dBi 14波瓣宽度：beam width -° H：30 V：30驻波比：VSWR ≤1.5输入阻抗：Input Impedance-Ω 50极化方式：Polarization 垂直Vertical最大功率：Max power -W 50机械参数：Mechanical Specifications天线尺寸：Size -mm 225*195*47天线重量：Antenna weight-kg 0.45