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天线，作为无线通信系统的核心组件，承担着信号的定向辐射与接收任务。其功能在于将高频电磁能从传输线转换为空间的电磁波，或反之。在传播过程中，无线电波的电场和磁场垂直于彼此与传播方向。电子系统对天线有特定要求，包括能量转换、方向性、极化、负载匹配与工作频段适应性。
天线性能指标涵盖转换效率、方向性和极化等。极化是指电场方向，垂直极化波需要垂直极化天线接收，水平极化波需要水平极化天线接收。圆极化波则有顺时针或逆时针旋转方向，右旋圆极化波需要右旋圆极化天线接收，左旋圆极化波需要左旋圆极化天线接收。当极化方向不一致时，接收信号会减小，即发生极化损失。
天线的极化特性在设计时需要考虑，以确保信号的正确接收和传输。垂直极化与水平极化天线不能互换接收，否则会降低接收效率。天线极化隔离度代表了不同极化信号在接收天线中产生的相互干扰程度。
天线方向图描述了天线在空间不同方向的辐射能力。它通常采用三维立体图表示，但在实际应用中，通常只关注主平面方向图。天线方向图的主瓣宽度反映了天线的定向性，波瓣宽度越窄，天线的定向性越好。天线阻抗与工作频率相关，设计时需确保阻抗匹配，以提高能量传输效率。
天线频带宽度定义了天线在特定频率范围内工作的能力，是移动通信系统的关键参数。驻波比（SWR）是衡量天线匹配程度的重要指标。对于5G新空口多单元有源天线，测试面临挑战，如毫米波频率路径损耗的增加、验证3D天线波束方向图的OTA射频性能和优化基站性能。
天线远场和近场的划分有助于理解其辐射特性。在远场，天线辐射表现为球面波，近场则更复杂。紧凑型天线测试范围（CATR）或紧缩场测试范围通过反射器将球面波转换为平面波，实现远场条件下的测试。这种方法可以减小测试距离，降低路径损耗，同时保持远场条件下的平面波特性。
OTA射频测试方法包括直接远场法、间接远场法和近场测试方法。直接远场法适用于天线布局的测试，间接远场法通过反射器建立远场条件，近场测试方法则通过近-远场变换将近场数据转换为远场数据，以减小测试场地的需求。
天线增益是指在输入功率相等条件下，实际天线与理想辐射单元在空间同一点产生的场强之比。增益与天线方向图紧密相关，主瓣越窄、副瓣越小，增益越高。天线增益可通过公式计算，具体取决于天线类型和设计。
卫星天线高频头里的极化片主要起的作用是选择和接收特定极化方式的电磁波信号。
极化片在卫星通信中扮演着至关重要的角色。卫星信号是以电磁波的形式传播的，而电磁波具有不同的极化方式，如水平极化、垂直极化等。极化片的设计就是为了确保高频头只接收与之匹配的极化方式的信号，而忽略其他极化方式的信号。这样，就可以有效地提高信号的接收质量，减少干扰和噪声。
具体来说，极化片通常由具有特定极化特性的材料制成，如金属网格或塑料薄膜等。当电磁波穿过极化片时，只有与极化片匹配的极化方式的信号能够通过，而其他极化方式的信号则被阻挡或反射。例如，如果极化片设置为水平极化，那么只有水平极化的信号才能通过并被高频头接收，而垂直极化的信号则会被阻挡。
这种极化选择的方式在卫星通信中非常重要，因为不同的卫星和不同的频段可能使用不同的极化方式。通过选择和匹配适当的极化片，可以确保高频头能够接收到正确的信号，避免干扰和误码，从而提供稳定、高质量的卫星通信服务。
极化特性在天线设计中扮演重要角色，分为线性极化（包括垂直极化与水平极化）和圆极化两大类。线性极化又依装置方式不同，分为垂直极化和水平极化。圆极化天线则需特别结构设计，表现类似椭圆极化特性。接收与发射天线的极化关系对信号品质有直接影响。举例而言，无线麦克风接收机天线若固定垂直极化，而发射器天线呈现水平极化时，接收机信号会大幅度衰落，导致接收信号品质不稳定。而采用圆极化天线，可以保持对垂直或水平极化信号的稳定接收，有效避免信号瞬间大幅衰落的现象。
在无线电技术中，不同极化的电磁波具有不同的传播特性，结合收发天线的极化特性，可实现无线电信号的最佳发射与接收。中波广播采用垂直极化波，因为其传播方式为地面波传播，垂直极化的损耗远小于水平极化。电视、调频广播和短波广播则采用水平极化，原因包括工业电磁干扰的特性、山丘和城市建筑物对信号传播的影响、以及对天线特性影响较小等。然而，水平极化调频广播存在接收问题，特别是在移动收听情况下，需要频繁调整天线以获得最佳接收效果。为解决此问题，一些国家在调频广播中采用水平与垂直混合极化发射方式或圆极化方式，以适应不同接收天线的使用。
圆极化波在通信中有广泛应用，尤其是在通信环境不确定或动态变化的情况下。例如，当通信双方处于方向、位置不稳定的状态，如在飞行器等载体上时，使用圆极化天线可以提高通信可靠性。在人造卫星和弹道飞行器的空间遥测系统中，信号传播后因法拉第旋转效应产生的极化畸变，要求地面安装圆极化天线进行发射或接收。此外，利用极化分集接收技术，通过极化方向相互正交的两个线极化信号的合成，可以减小信号衰落深度。随着现代电子战对天线极化自适应要求的增加，极化可调的多极化天线在现代雷达、通信及电子侦察与干扰等领域展现出重要应用。
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