3、GNSS天线的极化、辐射方向图、方向性和增益解析

GNSS天线的极化、辐射方向图、方向性和增益解析

1. GNSS天线的极化与辐射方向图

在GNSS系统中，天线的极化特性和辐射方向图对信号的接收至关重要。理想情况下，接收天线和卫星天线的极化应匹配，以实现卫星信号的最佳接收。通常假设两者在理想条件下均为完美的右旋圆极化（RHCP）。若接收天线与卫星天线的极化正交（如卫星天线为RHCP，接收天线为左旋圆极化LHCP），则接收天线“吸收”的功率为零。

然而，实际中卫星天线和接收天线并非完美的RHCP，而是具有有限轴比的椭圆极化。因此，接收功率是卫星天线和接收天线轴比的函数。这就导致了极化失配损耗，用极化效率ηp来定义。

极化效率的计算公式为：
[
\eta_p = \frac{4(R_S + R_A)^2(1 - R_S^2)(1 - R_A^2)\cos^2\Delta\tau}{[(1 + R_S^2)(1 + R_A^2) + 2R_SR_A\cos2\Delta\tau]^2}
]
其中：
- (R_S)：卫星天线的轴比
- (R_A)：接收天线的轴比
- (\Delta\tau = \tau_S - \tau_A)：卫星天线和接收天线极化椭圆长轴之间的相对倾斜角

极化失配损耗通常用分贝表示，计算公式为：
[
L_p = -10\log\eta_p\ [dB]
]

下面通过几个特殊情况来进一步理解极化失配损耗：
1. 情况1：卫星天线和用户天线均为RHCP
在理想情况下，卫星天线和接收天线极化匹配且完全对齐（均为RHCP），它们的主