衛(wèi)星上的天線用于發(fā)射和接收射頻信號(hào),它是增強(qiáng)發(fā)射和接收信號(hào)強(qiáng)度的基本單元,可對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、處理和轉(zhuǎn)發(fā)。一般而言,衡量天線性能的最重要參數(shù)是天線增益、波速寬度和旁瓣功率。大多數(shù)衛(wèi)星通信都采用方向性強(qiáng)(高增益、窄束寬)、旁瓣可以忽略的天線。

衛(wèi)星系統(tǒng)中常見(jiàn)的天線類型有線性偶極子天線、喇叭天線、拋物面反射天線和陣列天線。線性偶極子天線是一個(gè)在所有方向上均勻輻射的各向同性輻射體。為了得到近乎全向的天線方向圖,在衛(wèi)星上安裝四副或更多副偶極子天線。偶極子天線主要工作在VHF和UHF頻段,用于遇測(cè)、跟蹤、遙控鏈路的TT&.C通信。
偶極子天線在發(fā)射階段非常重要,此時(shí)天線姿態(tài)尚未確定,對(duì)于在沒(méi)有姿態(tài)控制或沒(méi)有穩(wěn)定狀態(tài)下工作的衛(wèi)星(尤其LEO衛(wèi)星)也十分重要。喇叭天線主要工作在4GHz或以上頻段。當(dāng)需要相對(duì)較寬的波東(如GSO衛(wèi)星的全球覆蓋波東)時(shí),采用喇叭天線。喇叭是波導(dǎo)向外擴(kuò)展的部分,增益為20 dB,波束寬度為10°以上。
如果需要更高的增益或更窄的波束寬度,必須使用反射天線或陣列天線工作在10GHz以上頻率的衛(wèi)星,最常用的是拋物面反射天線。它通常由位于拋物面焦點(diǎn)處的一個(gè)或多個(gè)喇叭天線饋源進(jìn)行輻射照射,拋物面天線提供的增益要比僅利用喇叭天線可實(shí)現(xiàn)的增益高得多。利用C、Ku和Ka頻段拋物面反射天線,可以實(shí)現(xiàn)25 dB以上的增益和1°以下的波束寬度。窄波束天線通常需要星上安裝物理瞄準(zhǔn)機(jī)構(gòu),以將波束指向預(yù)期方向。
對(duì)于衛(wèi)星通信,陣列天線的使用越來(lái)越受到重視。通過(guò)組合來(lái)自若干個(gè)偶極子、螺線或喇叭的設(shè)備,可以形成一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的聚焦波東。波東形成可以通過(guò)對(duì)每個(gè)陣元處的信號(hào)進(jìn)行電子相移來(lái)實(shí)現(xiàn)。適當(dāng)選擇各個(gè)陣元間的相位特性,可以在天線系統(tǒng)沒(méi)有物理運(yùn)動(dòng)的情況下對(duì)方向和波東寬度進(jìn)行控制。陣列天線的增益與陣元數(shù)的平方成正比。利用陣列天線可以實(shí)現(xiàn)與拋物面反射天線相當(dāng)?shù)脑鲆婧筒ㄊ鴮挾取?/p>