11.1.5　极化隔离度测量

在卫星通信系统中，一般采用正交极化的方式提高卫星信道的利用率。对于地面站天线，通常采用收发双极化，共有4个端口，其中2个为发射正交极化端口，另2个为接收正交极化端口。而极化方式为左旋圆极化和右旋圆极化，或者垂直线极化和水平线极化。如果这些端口是理想的，则端口间完全隔离，不会互相干扰。但实际上这些端口不可能完全理想，当天线接收一个理想的极化信号时，除了在同极化端口有信号外，在另一个端口，即交叉极化端口也有信号，从而形成干扰。

定义交叉极化隔离度为

式中XPD为交叉极化隔离度；Pco-pol为同极化信号功率；Pcr-pol为交叉化信号功率。

用分贝表示为

对于圆极化波，有

式中VAR为电压轴比。

通过测量交叉极化方向图可计算出交叉极化隔离度和轴比。测量交叉极化方向图与测量同极化方向图类似，不同之处在于测量交叉极化方向图时，需要将频谱仪接到交叉极化端口。下面介绍具体的测量方法，分为接收交叉极化方向图测量和发射交叉极化方向图测量。

1)接收交叉极化方向图测量

接收交叉极化方向图测量原理框图见图11-9。被测天线对准卫星，接收卫星发射的信标。首先被测天线的接收极化与卫星信标的极化方向一致，按信标法测量出同极化方位方向图和俯仰方向图，并记录。由于接收天线的极化特性不理想，在接收同极化的信号的同时，在交叉极化端口会出现干扰信号。因此第二步是把接收机切换到交叉极化端口，测量出交叉极化方位方向图和俯仰方向图，并记录。进而计算出交叉极化隔离度和轴比。

图11-9　接收交叉极化方向图测量原理框图

测量的具体步骤如下：

(1)按照图11-9连接仪表；

(2)接收机接到同极化端口；

(3)按信标法测量出同极化方位方向图和俯仰方向图，并记录；

(4)切换开关使接收机接到交叉极化端口；

(5)按信标法测量出交叉极化方位方向图和俯仰方向图，并记录；

(6)在同极化方位俯仰方向图和交叉极化方位俯仰方向图上，分别读出偏离零度时的同极化信号功率Pco-pol(0)和交叉化信号功率Pcr-pol(0)；

(7)计算XPD和VAR。

2)发射交叉极化方向图测量

发射交叉极化方向图测量原理框图见图11-10。被测天线和辅助站同时对准卫星。首先被测天线发射某一极化信号，比如发射左旋信号。此时需要根据卫星的转发极化确定辅助站的同极化方向，比如卫星转发极化为收左发右，则辅助站右旋为同极化方向。辅助站测量同极化方位/俯仰方向图，并记录。第二步，被测天线切换到交叉极化方向(此时应为右旋)，由于被测天线极化不理想，当其发射右旋信号时，会产生左旋干扰信号，该干扰信号同样会被辅助站的右旋信道接收。辅助站测量此条件下的方位/俯仰方向图，并记录。进而计算出交叉极化隔离度和轴比。

图11-10　发射交叉极化方向图测量原理框图

测量的具体步骤如下：

(1)按照图11-10连接仪表；

(2)被测站确定发射信号极化(比如发射左旋圆极化)，发射该信号；

(3)确定卫星转发极化(比如收左发右)；

(4)确定辅助站接收的同极化方向(此时应为右旋圆极化)；

(5)接收机接到同极化端口；

(6)按辅助站法测量同极化方位/俯仰方向图，并记录；

(7)被测站改变发射信号极化(此时应发射右旋圆极化)，并发射信号；

(8)接收机仍接在同极化端口(右旋圆极化)；

(9)按辅助站法测量交叉极化方位/俯仰方向图，并记录；

(10)在同极化方位/俯仰方向图和交叉极化方位/俯仰方向图上，分别读出偏离零度时的同极化信号功率Pco-pol(0)和交叉化信号功率Pcr-pol(0)；

(11)计算XPD和VAR。