【题目编号】MC1-0705
【题目】已知某卫星下行信号的发射天线是指向地面的偶极天线。由于卫星不断旋转，地面台站 所收电波的极化方向就会不断变化。为了不至极化问题致使接收中断，接收天线可以是：
【答案】A
[A]指向卫星的右旋或左旋圆极化天线
[B]垂直极化天线
[C]水平极化天线
[D]极化方向平行于卫星与地面电台之间连线的天线
考点速览
卫星在轨道上不停旋转，星上若用一副指向地面的偶极天线，它辐射的是线极化波，极化方向跟着星体一起转。地面用固定取向的线极化天线去接，某些时刻来波极化与它正交，接收几乎中断。这道题问的就是该用什么天线绕开这个麻烦。
三种极化组合的失配账
先把账算清。极化失配损耗（polarization mismatch loss）指收发天线极化不一致造成的功率损失。线极化对线极化，方向一致时损耗为零，夹角越大衰减越多，夹角九十度时理论上完全收不到，工程上也常能测到二十几分贝的差别。圆极化对圆极化，旋向相同损耗接近零，旋向相反则互为交叉极化，同样几乎收不到。线极化对圆极化，不论线极化天线怎么摆放，损耗固定约 3 分贝。
最后这条是本题的关键。线极化波可以分解成两个幅度相等、旋向相反的圆极化分量，圆极化天线只认其中一个旋向，另一个分量的功率白丢掉，正好一半，即 3 分贝。
固定线极化天线为什么会被转丢
卫星自转使到达地面的线极化波方向连续变化。地面用垂直极化天线接收，来波极化转到水平时两者接近正交，信号深衰落；转到与接收天线一致时又恢复。整个过顶过程里电平会周期性掉进谷底，话音或数据就断了。改用圆极化天线之后，无论来波取向如何，损耗恒定在 3 分贝附近，电平平稳，不再有这些谷底。左旋还是右旋都行，因为线极化波的两个圆极化分量幅度相等，接收天线取哪一个旋向，收到的功率都一样。
逐项辨析
选项 A 给出指向卫星的右旋或左旋圆极化天线，任何取向的线极化来波都能被它以固定的 3 分贝代价收下，极化旋转不再造成中断，是正确项。
选项 B 的垂直极化天线与选项 C 的水平极化天线都是固定取向的线极化天线，来波极化转到与之正交时就会深衰落，正是题目要避免的情形。
选项 D 把极化方向安排在卫星与地面台站的连线上。电场矢量总是垂直于传播方向，而这条连线与电波的传播方向一致，电场不可能与之平行，这个选项在物理上就站不住。
圆极化并非免极化
圆极化天线对线极化来波确实不挑取向，但它挑旋向：来波本身是圆极化而地面天线旋向选反时，损耗与线极化正交时一样大。卫星下行用圆极化，地面天线必须按同一旋向配置。另外圆极化天线的轴比（axial ratio）不理想时会退化成椭圆极化，线极化成分露出来，稳定性打折扣。地面反射和多径也会让线极化波在到达时带上一点旋向成分，低仰角时更明显。
遇到极化问题可以先按三步判断。两端天线的极化都能保持固定，就用线极化，并把两端调到同一方向；一端的天线处于转动、翻滚或姿态不可控的状态，就用圆极化去接；两端都用圆极化，则旋向必须一致，否则与线极化正交时一样糟。
圆极化天线有几条常见实现路子：螺旋天线本身就是圆极化辐射体；交叉振子或交叉八木加上九十度移相网络，把两个正交分量合成圆极化；也有在口径前加一块极化转换板，把线极化折成圆极化。衡量圆极化纯度的指标是轴比，轴比越接近一，圆极化越纯净，交叉极化鉴别度越高。
卫星通联里另有一种极化分集做法：装两副旋向相反的圆极化天线，或者用一副线极化天线加机械旋转，让接收极化跟着来波转。还有一种折中方案是线极化天线配一台旋转器，由跟踪软件控制角度。这些办法目的都一样，不让极化失配吃掉链路余量。
应试要点
记三句话：线对线看夹角，圆对圆看旋向，线对圆固定 3 分贝。来波极化方向会旋转，就用圆极化天线去接；来波本身是圆极化，接收天线必须同旋向。
