2024年3月9日发(作者：白含灵)

卫星基础知识

1、dB、dBc、dBi、dBd、dBw、dBm之间的区别

1.1、 dB

dB是一个表征相对值的值，纯粹的比值，只表示两个量的相对大小关系，没有单位，

当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时，按下面计算公式：10log（甲功率/乙功

率），如果采用两者的电压比计算，要用20log（甲电压/乙电压）。

[例1] 甲功率比乙功率大一倍，那么10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。也就是说，

甲的功率比乙的功率大3 dB。反之，如果甲的功率是乙的功率的一半，则甲的功率比乙的

功率小3 dB。

1.2、 dBi 和dBd

dBi和dBd是表示天线功率增益的量，两者都是一个相对值，但参考基准不一样。dBi

的参考基准为全方向性天线，dBd的参考基准为偶极子，所以两者略有不同。一般认为，表

示同一个增益，用dBi表示出来比用dBd表示出来要大2.15。

[例2] 对于一面增益为16dBd的天线，其增益折算成单位为dBi时，则为18.15dBi（一

般忽略小数位，为18dBi）。

[例3] 0dBd=2.15dBi。

1.3、 dBc

dBc也是一个表示功率相对值的单位，与dB的计算方法完全一样。一般来说，dBc 是

相对于载波（Carrier）功率而言，在许多情况下，用来度量与载波功率的相对值，如用来

度量干扰（同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等）以及耦合、杂散等的相对量值。

在采用dBc的地方，原则上也可以使用dB替代。

1.4、 dBm

dBm是一个表示功率绝对值的值（也可以认为是以1mW功率为基准的一个比值），计算

公式为：10log（功率值/1mw）。

[例4] 如果功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm。

[例5] 对于40W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为： 10log（40W/1mw）=10log

（40000）=10log4+10log10000=46dBm。

1.5、 dBw

与dBm一样，dBw是一个表示功率绝对值的单位（也可以认为是以1W功率为基准的一

个比值），计算公式为：10log（功率值/1w）。dBw与dBm之间的换算关系为：0 dBw = 10log1

W = 10log1000 mw = 30 dBm。

[例6] 如果功率P为1w，折算为dBw后为0dBw。

总之，dB、dBi、dBd、dBc是两个量之间的比值，表示两个量间的相对大小，而dBm、

dBw则是表示功率绝对大小的值。在dB，dBm，dBw计算中，要注意基本概念，用一个dBm

（或dBw）减另外一个dBm（dBw）时，得到的结果是dB，如：30dBm - 0dBm = 30dB。一般

来讲，在工程中，dBm（或dBw）和dBm（或dBw）之间只有加减，没有乘除。而用得最多的

是减法：dBm 减 dBm 实际上是两个功率相除，信号功率和噪声功率相除就是信噪比（SNR）。

dBm 加 dBm 实际上是两个功率相乘

[5换算公式为： X(dBm)=10lg[Y(mW)]

举个例子如果一个ＡＰ的发射功率为１００mW，那么代入公式，lg１００＝２，也就

是ＡＰ的发射功率为２０dBm。

这样说很简单了吧，大家也应该明白了。如果遇到这类问题，换算一下就可以了。想

弄清楚这个问题的朋友看到这里就可以不用往下看了。

如果想对dBW、dBm、dBmV、dBμV之间的关系有深入的了解，请往下看：

射频电平单位dBW、dBm、dBmV、dBμV的换算关系

当需要表示系统中的一个功率（或电压）时，可利用电平来表示。系统中某一点的电

平是指该点的功率（或电压）对某一基准功率（或电压）的分贝比

10 lg( P / P0 ) = 20 lg( U / U0 )

显然，基准功率（即P=P0）的电平为零。对同一个功率，选用不同基准功率P0（或电

压U0）所得电平数值不同，后面要加上不同的单位。

若以1W为基准功率，功率为P时，对应的电平为10 lg（P/1W），单位记为dBW（分

贝瓦）。例如功率为1W时，电平为0dBW；功率为 100W时，电平为20dBW；功率为100mW

时，对应的电平为

10lg(100mW/1W) = 10lg(100/1000) = -10dbW

已知系统中某点的电压，也可用dBW来表示该点的电平。例如某输入端的电压为100mV，

则其输入功率

P = U^2/Z = 0.1^2 /75 = 1.3 × 10^(-4) W

对应的电平为

10lg( 1.3 × 10^(-4) / 1 ) = -38.75dbW

若以1mW为基准功率时，则功率为P时对应的电平为10lg（P/1mW），单位记为dBmW

（分贝毫瓦）。例如功率为1W时，电平为30dBm；功率为1mW时，电平为0dBm；功率为1uW

时，电平为-30dBm；电压为1mV时，对应的功率

P = U^2/Z = 0.001^2 /75 = 1.3 × 10^(-8) W =1.3 × 10^(-5) mW

对应的电平为

10lg( 1.3 × 10^(-5)mW /1mW) = -48.75 dbm

若以1mV作为基准电压，则电压为U时对应的电平为20lg（U/1mV），单位记为dBmV

（分贝毫伏）。

例如电压为1V时，对应的电平为60dBmV；电压为1uV时，对应的电平为-60dBmV ；功

率为1mW时，电压U = sqr( P*Z ) = sqr(75*10^(-3)) V = 274 mV

对应的电平为20lg(274mv/1mv) = 48.75 dbmv

若以1uV为基准电压，则电压为U时对应的电平为20lg（U/1uV），单位记为dBuV（分

贝微伏）。例如电压为1mV时，电平为60dBuV ；电压为100mV 时，电平为100dBuV ；功

率为1mW时，电压

U = 274 mV = 2.74 × 10^(-5) uV[]

对应的电平为

20lg(2.74 × 10^(-5) / 1 ) = 108.75 dbuV

2、垂直极化、水平极化

电波在空间传播时，其电场矢量的瞬时取向称为极化。如果电波传播时电场矢量的空

间描出轨迹为一直线，它始终在一个平面内传播，则称为线极化波。线极化波又有水平极化

波和垂直极化波之分。当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场

强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。电波的极化特性取决于发射天馈系统

的极化特性。接收天线必须与发射天线具有相同的极化和旋向特性，以实现极化匹配，从

而接收全部能量。若部分匹配，则只能接收部分能量。

3、圆极化波

电波在空间传播时，其电场矢量的瞬时取向称为极化。若电场矢量在空间描出的轨迹为

一个圆，即电场矢量是围绕传播方向的轴线不断地旋转，则称为圆极化波。而圆极化波分

左旋极化波、右旋极化波。

3.1、左旋极化波

向波的传播方向观察，场的旋转方向为逆时针。（若向+z方向传播，则Ey 比Ex超前π/2）

左旋园极化波

3.2、右旋极化波

向波的传播方向观察，场的旋转方向为顺时针。（若向+z方向传播，则Ex比Ey 超前π/2）

右旋园极化波

现代卫星电视传输中，还利用垂直极化与水平极化、左旋圆极化和右旋圆极化的相互

隔离之特性传送不同的电视节目，以提高卫星的传输容量。圆极化波和线极化波各有优缺点，

圆极化波在穿过雨雾层和电离层时，引入的损耗小，也不存在线极化波极化面旋转的问题，

而线极化波的最大优点是实现简单。

4、自由空间衰耗

自由空间电波传播是无线电波最基本、最简单的传播方式。自由空间是一个理想化的概

念，实际上电波是不可能在真空中传播的，自由空间为人们研究电波传播提供了一个简化的

计算环境。 自由空间传播损耗

L

p

是传播损耗中最基本的损耗，接收天线接收到的信号功率

仅仅是发射天线辐射功率的一小部分，大部分能量都向其它方向扩散了。工作距离越远，球

面积越大，接收点截获的功率越小，即传播损耗加大。电波在大气层以外的空间传播时，可

以近似看成在自由空间传播。

在自由空间传播过程中，接收信号的功率为：

其中

P

T

为发射功率

G

T

为发射天线增益

G

R

为接收天线增益

L

p

自由空间传播损耗

其中

L

p

的定义为：

d

为传播距离

λ为工作波长

c

为光速

f

为工作电波频率

以分贝为单位表示为:

[Lp]=92.44+20lgd(km)+20lgf(GHz)

[Lp]=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)

式中d为地球站到静止卫星的距离，可以取d=40000km

对常见C波段的卫星信号的上行6GHz、和下行4GHz线路传输损耗

[Lu]=92.44+20lg40000+20lg6=200.04(dB)

[LD]＝92.44+20lg40000+20lg4= 196.52(dB)

5、EIRP、G/T

5.1、EIRP

EIRP(Effective Isotropic Radiated Power) 有效全向辐射功率

EIRP也称为等效全向辐射功率，它的定义是地球站或卫星的天线发送出的功率（P）和

该天线增益（G）的乘积，即：

EIRP=P*G

如果用dB计算，则为

EIRP(dBW) = P(dBW) + G(dBW)

EIRP表示了发送功率和天线增益的联合效果。

EIRP是卫星通信和无线网络中的一种重要参数。有效全向辐射功率EIRP为卫星转发器

在指定方向上的辐射功率。它为天线增益与功放输出功率之对数和，单位为dBW。EIRP的计

算公式为 EIRP = P – Loss + G式中的P为放大器的输出功率，Loss为功放输出端与天线

馈源之间的馈线损耗，G为卫星天线的发送增益。

通过对比同一颗通信卫星的C频段EIRP分布图和Ku频段EIRP分布图可知，C频段转

发器的服务区大，通常覆盖几乎所有的可见陆地，适用于远距离的国际或洲际业务；Ku频

段转发器的服务区小，通常只覆盖一个大国或数个小国，只适用于国内业务。C频段转发器

的EIRP通常为36到42dBW，G/T通常为-5到+1dB/k，地面天线的口径一般不小于1.8米；

Ku频段转发器的 EIRP通常为44到56dBW，G/T通常为-2到+8dB/k，地面天线口径有可能

小于1米。另一方面，C频段因为电波传播通常不受气候条件的影响， 适用于可靠性较高

的业务；Ku频段转发器则因电波传播可能遭受降雨衰耗的影响，只适用于建网条件较差、

天线尺寸和成本受限的业务。下表是亚洲卫星公司四颗 卫星的最大EIRP、G/T值

EIRP

G/T

C波段

Ku波段

C波段

Ku波段

亚洲二号

41.6dBw

53.9dBw

0.6dB/K

7.7dB/K

亚洲三号 亚洲四号 亚洲五号

41.8dBw

55dBw

0.8dB/K

7.9dB/K

41.8dBw

55.8dBw

1.7dB/K

9dB/K

41dBw

53dBw

0dB/K

8dB/K

5.2、G/T

地面站性能指数G/T值是反映地面站接收系统的一项重要技术性能指标。其中G为接收

天线增益，T为表示接收系统噪声性能的等效噪声温度。G/T值越大，说明地面站接收系统

的性能越好。

目前，国际上把G/T≥35dB/K的地面站定为A型标准站，把G/T≥31.7dB/K的站定为B

型标准站，而把G/T＜31.7dB/K的站称为非标准站。

6、卫星天线的方位、仰角、极化角

要进行卫星接收，关键点是卫星接收天线的定位，它包括：天线的方位角、仰角和馈源

的极化角这三大参数。

6.1、 方位角

从地球的北极到南极的等分线称为经线（0－180度），把地球分为东方西方，偏东的

经线称为东经，偏西方的经线称为西经。从地球的东到西的等分线称纬线 （0－90度），

把地球分为南北半球，以赤道为界（赤道的纬度为0），北半球的纬线称北纬，南半球的纬

线称南纬。我国处于北半球的东方，约在东经 75－135度，北纬18－55度之间。所有的广

播电视卫星都分布在地球赤道上空35786.6公里的高空同步轨道的不同经度上，平时我们惯

称多少度的卫星，这个度指的是地球的经线。卫星在地球上的投影称为星下点，它是位于

赤道上，经度与卫星经度相同的地方。如亚太6号卫星的星下点是位于赤道上的东经134

度的位置。我们在寻星时，如果你所在的地方（北半球）的经度大于星下点的经度，那么天

线的方位角必定时正南（以正南为基准）偏西，反过来，如果你所在的位置的经度小于星下

点的经度，那么天线的方位角是正南偏东。

卫星天线的方位角计算公式是：

A＝arctg｛tg(ψs－ψg)/sinθ｝----------(1)

公式（1）中的ψg是接收站经度，ψs为卫星的经度，θ为接收站的纬度。图1是卫

星的方位角示意图。

方位角的调整方法很简单，首先用指南针找到正南方，天线方向正对正南方，如果计算

的角度A是负值，则天线向正南偏西转动A度，如果A是正值，则天线向正南偏东方向转动

A度。即可完成方位角的调整。

6.2、 仰角

仰角是接收站所在地的地平面水平线于天线中心线所形成的角度，如图2所示。

仰角的计算公式是：

-----------------⑵

仰角的调整最好是用量角器加上一个垂针作成的仰角调整专用工具进行调整。

方位角和仰角的调整顺序是，先调整好仰角，在调整方位角。

6.3、极化角

国内或区域卫星一般都是线极化，线极化分为水平极化（以E‖表示）和垂直极化（以

E⊥ 表示）。地面接收天线极化的定义是以卫星接收点的地平面为基准，天线馈源（或极

化器）矩形波导口窄边平行于地平面，则电场矢量平行于地平面，定义为水平极化；反之

馈源矩形波导口窄边垂直于地平面定义为垂直极化如图3所示。

地面接收天线与卫星辐射电磁波必须满足极化匹配的条件，即水平－水平，垂直－垂直。

假定卫星波束中心与卫星同经度，那么与星下点同经度（但纬度不同）的非星下点接收天线

能很好地与卫星辐射电磁波匹配，而与星下点不同经度的非星下点接收天线的极化必须旋转

一个角度（即极化角，这个极化角也等于星下点的接收天线所在的地平面与非星下点的接收

天线所在的地平面之间的交角）才能与卫星电波相匹配。如图4所示

地面接收天线的极化角P可用下式计算：

P = arctg[sin(ψs-ψg)/tgθ] ------------ (3)

从公式可以看出极化角是卫星与接收站经度差及接收站纬度的函数。相同经度的接收

站，p值为0；相同纬度的地球站，经度差越大，p绝对越值大，这从直观上也容易理解。

如果波束中心与星下点的经度不同，以上式计算将存在误差，但公式（1）可作为接收站极

化调整的理论基础依据。如果卫星波束中心与卫星经度不同甚至相差较大，那么只需将公式

（3）中的卫星经度ψs换成波束中心的经度ψc就可以 了。当然计算结果也只是一个理论

值，实际的极化角由具体调整来确定。

P = arctg [sin (ψc -ψg ) / tgθ] --------------- (4)

ψc：波束中心的经度。

一般实际的极化角在公式3和4两个计算结果之间，更接近公式（3）的计算结果。

6.3.1、极化调整

6.3.1.1、 极化干扰分析

卫星电视系统产生极化不匹配主要原因是接收站天线极化匹配不良（极化角调整不准）。

单极化系统，极化不匹配会产生极化损耗使接收信号降低。对于双极化系统，多个转发器所

使用的下行频率可能是有相同的，为此不同的转发器之间的信号是依靠不同的极化进行隔离

的，所以极化如不匹配不仅产生极化损耗，还会产生两个极化系统之间的同频正交极化干扰，

这种一个极化系统的信号对另一个极化系统信号的干扰体现为噪声的增加，使接收信号载噪

比大大降低，严重时有明显干扰，甚至无法收看。下面来分析一下这种极化干扰的产生原因，

以亚洲卫星二号为例，见图5所示。

从图中可看出，3A转发器和3B转发器所使用的下行频率有部分是相同的。亚洲卫星二

号的 3B转发器有5个SCPC数字电视载波，每个载波输出功率回退3dB（转发器辐射总功率

的0.707倍），下行极化方式是水平极化，用ELRP‖表示其地面信号的电场强度（或电平）；

3A转发器只有一个MCPC（香港STAR TV）数字电视载波，无输出功率回退，下行极化方式

是垂直极化，用EIRP⊥表示其地面信号的电场强度（或电平）。则得到下式：

EIRP⊥= EIRP‖+ 3dB

EIRP⊥/ EIRP‖＝1/0.707=1.414

所以有E⊥≈1.414E‖

假定使用单极化接收天线，准备接收水平极化的“江西卫视”，而馈源未作调整，极化

匹配处于标准的水平极化状态，接收地点是南昌，根据计算极化角 P1=－28°。从图6的极

化干扰分析中得知，卫星水平极化波耦合到馈源水平极化端口的主极化分量为

E‖_0=E‖cosp1，卫星垂直极化波偶合到馈源 水平极化端口的反极化分量为

E⊥_0=E⊥cos(90-p1)。忽略所有其它噪声的干扰，则水平极化的载噪比是：

(C/N) = 20lg｜(E‖cosP1) / [E⊥cos（90-P1）]｜

= 20lg｜E‖cos(-28) / [1.414E‖cos（90+28）]｜=2.5db

显然此数值明显低于数字卫星接收机的门限，也就是说上述状态下根本收不到“江西卫

视”节目。

6.3.2 极化角的调整

调整极化角之前,先计算理论值,其值有三种情况：P＞0，P=0, P＜0，对应的极化角调

整方向是，当P=0时，接收站与卫星同经度，其极化为理想的水平（或垂直）极化；当P＞

0，此时接收天线的方位角是南偏东，前馈天线馈源顺时针旋转（站在天线的前），后馈天

线逆时针旋转（站在天线的后）；当P＜0，此时接收天线的方位角是南偏西，前馈天线馈

源逆时针旋转，后馈天线顺时针旋转。

在实际的极化角调整中，可分二步走：

ａ.粗调：先按计算所得的仰角、方位角和极化角调整天线指向及馈源旋转角度，使仰

角、方位角最佳并锁定天线指向。

ｂ.细调：用频谱仪分析仪、AGC电压或卫星接收机中的信号强度指示条等方法精确调

整。

由于频谱仪价格高，所以在实际操作中都使用方便简单的AGC电压法和卫星接收机中的

信号强度指示条法。

6.3.2.1、AGC电压调整法

AGC（自动增益控制）电压调整法是利用卫星接收机输出的AGC电压来调整接收天线的

极化匹配。该法无需昂贵仪器，只要带有AGC电压输出的卫星接收机和万用表即可，适合普

通用户。

调整步骤如下：设高频头为单极化（水平极化）的。首先把天线馈源（或极化器）矩形

波导口窄边平行于地平面，并将接收机设置相应的频道和参数，使之能收到电视信号（水平

极化的信号），缓慢旋转馈源，旋转的方向和角度以计算值P为基准，找到AGC电压的最大

点，此即为极化最佳匹配位置，锁定馈源，极化调整即告结束。

极化调整好以后，图像清淅、稳定、无干扰，声音悦耳、无噪声，某一端口只能接收某

种极化的节目。极化匹配不好的系统最常见现象是：图像噪波多，出现大面积色块画面时更

明显，有不稳定的短白线干扰，或两种不同极化的节目在一个端口上均能收到。AGC电压调

整法一般用在模拟卫星电视的场合。

6.3.2.2、信号强度调整法

当接收数字卫星电视，因为数字卫星接收机绝大多数没有AGC电压输出端口，所以AGC

电压调整法受到限制。

信号强度调整法是利用卫星接收机自带的信号检测功能来完成，无需任何仪器。

自带的信号检测功能的接收机，当进入安装调试功能界面时，会显示两条指示条。一条

称为信号强度指示条，其值用%来表示，另一条称为信号质量指示条（称为C/N指示条更贴

切些），其值也是用％来表示。信号强度指示条用来表示接收机与馈源链路的好坏情况，

与是否接收到信号无关，此指示条可用来检测接收机与馈源的连接是否正常和馈源是否有故

障。信号质量指示条使用来表示接收到的信号的好坏，它是作天线调试的主要参考依据。信

号质量指示条根据信号的强弱分别用红色、黄色、绿色表示，随着信号的逐步增强，除指示

条的值不断变大外，指示条颜色也从红到黄再到绿变化，当指示条的颜色为黄色时表示接收

机已锁定信号，即信号电平已达门限值，当颜色变绿时，表示已能顺利地解码出图像。

2024年3月9日发(作者：白含灵)

卫星基础知识

1、dB、dBc、dBi、dBd、dBw、dBm之间的区别

1.1、 dB

dB是一个表征相对值的值，纯粹的比值，只表示两个量的相对大小关系，没有单位，

当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时，按下面计算公式：10log（甲功率/乙功

率），如果采用两者的电压比计算，要用20log（甲电压/乙电压）。

[例1] 甲功率比乙功率大一倍，那么10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。也就是说，

甲的功率比乙的功率大3 dB。反之，如果甲的功率是乙的功率的一半，则甲的功率比乙的

功率小3 dB。

1.2、 dBi 和dBd

dBi和dBd是表示天线功率增益的量，两者都是一个相对值，但参考基准不一样。dBi

的参考基准为全方向性天线，dBd的参考基准为偶极子，所以两者略有不同。一般认为，表

示同一个增益，用dBi表示出来比用dBd表示出来要大2.15。

[例2] 对于一面增益为16dBd的天线，其增益折算成单位为dBi时，则为18.15dBi（一

般忽略小数位，为18dBi）。

[例3] 0dBd=2.15dBi。

1.3、 dBc

dBc也是一个表示功率相对值的单位，与dB的计算方法完全一样。一般来说，dBc 是

相对于载波（Carrier）功率而言，在许多情况下，用来度量与载波功率的相对值，如用来

度量干扰（同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等）以及耦合、杂散等的相对量值。

在采用dBc的地方，原则上也可以使用dB替代。

1.4、 dBm

dBm是一个表示功率绝对值的值（也可以认为是以1mW功率为基准的一个比值），计算

公式为：10log（功率值/1mw）。

[例4] 如果功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm。

[例5] 对于40W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为： 10log（40W/1mw）=10log

（40000）=10log4+10log10000=46dBm。

1.5、 dBw

与dBm一样，dBw是一个表示功率绝对值的单位（也可以认为是以1W功率为基准的一

个比值），计算公式为：10log（功率值/1w）。dBw与dBm之间的换算关系为：0 dBw = 10log1

W = 10log1000 mw = 30 dBm。

[例6] 如果功率P为1w，折算为dBw后为0dBw。

总之，dB、dBi、dBd、dBc是两个量之间的比值，表示两个量间的相对大小，而dBm、

dBw则是表示功率绝对大小的值。在dB，dBm，dBw计算中，要注意基本概念，用一个dBm

（或dBw）减另外一个dBm（dBw）时，得到的结果是dB，如：30dBm - 0dBm = 30dB。一般

来讲，在工程中，dBm（或dBw）和dBm（或dBw）之间只有加减，没有乘除。而用得最多的

是减法：dBm 减 dBm 实际上是两个功率相除，信号功率和噪声功率相除就是信噪比（SNR）。

dBm 加 dBm 实际上是两个功率相乘

[5换算公式为： X(dBm)=10lg[Y(mW)]

举个例子如果一个ＡＰ的发射功率为１００mW，那么代入公式，lg１００＝２，也就

是ＡＰ的发射功率为２０dBm。

这样说很简单了吧，大家也应该明白了。如果遇到这类问题，换算一下就可以了。想

弄清楚这个问题的朋友看到这里就可以不用往下看了。

如果想对dBW、dBm、dBmV、dBμV之间的关系有深入的了解，请往下看：

射频电平单位dBW、dBm、dBmV、dBμV的换算关系

当需要表示系统中的一个功率（或电压）时，可利用电平来表示。系统中某一点的电

平是指该点的功率（或电压）对某一基准功率（或电压）的分贝比

10 lg( P / P0 ) = 20 lg( U / U0 )

显然，基准功率（即P=P0）的电平为零。对同一个功率，选用不同基准功率P0（或电

压U0）所得电平数值不同，后面要加上不同的单位。

若以1W为基准功率，功率为P时，对应的电平为10 lg（P/1W），单位记为dBW（分

贝瓦）。例如功率为1W时，电平为0dBW；功率为 100W时，电平为20dBW；功率为100mW

时，对应的电平为

10lg(100mW/1W) = 10lg(100/1000) = -10dbW

已知系统中某点的电压，也可用dBW来表示该点的电平。例如某输入端的电压为100mV，

则其输入功率

P = U^2/Z = 0.1^2 /75 = 1.3 × 10^(-4) W

对应的电平为

10lg( 1.3 × 10^(-4) / 1 ) = -38.75dbW

若以1mW为基准功率时，则功率为P时对应的电平为10lg（P/1mW），单位记为dBmW

（分贝毫瓦）。例如功率为1W时，电平为30dBm；功率为1mW时，电平为0dBm；功率为1uW

时，电平为-30dBm；电压为1mV时，对应的功率

P = U^2/Z = 0.001^2 /75 = 1.3 × 10^(-8) W =1.3 × 10^(-5) mW

对应的电平为

10lg( 1.3 × 10^(-5)mW /1mW) = -48.75 dbm

若以1mV作为基准电压，则电压为U时对应的电平为20lg（U/1mV），单位记为dBmV

（分贝毫伏）。

例如电压为1V时，对应的电平为60dBmV；电压为1uV时，对应的电平为-60dBmV ；功

率为1mW时，电压U = sqr( P*Z ) = sqr(75*10^(-3)) V = 274 mV

对应的电平为20lg(274mv/1mv) = 48.75 dbmv

若以1uV为基准电压，则电压为U时对应的电平为20lg（U/1uV），单位记为dBuV（分

贝微伏）。例如电压为1mV时，电平为60dBuV ；电压为100mV 时，电平为100dBuV ；功

率为1mW时，电压

U = 274 mV = 2.74 × 10^(-5) uV[]

对应的电平为

20lg(2.74 × 10^(-5) / 1 ) = 108.75 dbuV

2、垂直极化、水平极化

电波在空间传播时，其电场矢量的瞬时取向称为极化。如果电波传播时电场矢量的空

间描出轨迹为一直线，它始终在一个平面内传播，则称为线极化波。线极化波又有水平极化

波和垂直极化波之分。当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场

强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。电波的极化特性取决于发射天馈系统

的极化特性。接收天线必须与发射天线具有相同的极化和旋向特性，以实现极化匹配，从

而接收全部能量。若部分匹配，则只能接收部分能量。

3、圆极化波

电波在空间传播时，其电场矢量的瞬时取向称为极化。若电场矢量在空间描出的轨迹为

一个圆，即电场矢量是围绕传播方向的轴线不断地旋转，则称为圆极化波。而圆极化波分

左旋极化波、右旋极化波。

3.1、左旋极化波

向波的传播方向观察，场的旋转方向为逆时针。（若向+z方向传播，则Ey 比Ex超前π/2）

左旋园极化波

3.2、右旋极化波

向波的传播方向观察，场的旋转方向为顺时针。（若向+z方向传播，则Ex比Ey 超前π/2）

右旋园极化波

现代卫星电视传输中，还利用垂直极化与水平极化、左旋圆极化和右旋圆极化的相互

隔离之特性传送不同的电视节目，以提高卫星的传输容量。圆极化波和线极化波各有优缺点，

圆极化波在穿过雨雾层和电离层时，引入的损耗小，也不存在线极化波极化面旋转的问题，

而线极化波的最大优点是实现简单。

4、自由空间衰耗

自由空间电波传播是无线电波最基本、最简单的传播方式。自由空间是一个理想化的概

念，实际上电波是不可能在真空中传播的，自由空间为人们研究电波传播提供了一个简化的

计算环境。 自由空间传播损耗

L

p

是传播损耗中最基本的损耗，接收天线接收到的信号功率

仅仅是发射天线辐射功率的一小部分，大部分能量都向其它方向扩散了。工作距离越远，球

面积越大，接收点截获的功率越小，即传播损耗加大。电波在大气层以外的空间传播时，可

以近似看成在自由空间传播。

在自由空间传播过程中，接收信号的功率为：

其中

P

T

为发射功率

G

T

为发射天线增益

G

R

为接收天线增益

L

p

自由空间传播损耗

其中

L

p

的定义为：

d

为传播距离

λ为工作波长

c

为光速

f

为工作电波频率

以分贝为单位表示为:

[Lp]=92.44+20lgd(km)+20lgf(GHz)

[Lp]=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)

式中d为地球站到静止卫星的距离，可以取d=40000km

对常见C波段的卫星信号的上行6GHz、和下行4GHz线路传输损耗

[Lu]=92.44+20lg40000+20lg6=200.04(dB)

[LD]＝92.44+20lg40000+20lg4= 196.52(dB)

5、EIRP、G/T

5.1、EIRP

EIRP(Effective Isotropic Radiated Power) 有效全向辐射功率

EIRP也称为等效全向辐射功率，它的定义是地球站或卫星的天线发送出的功率（P）和

该天线增益（G）的乘积，即：

EIRP=P*G

如果用dB计算，则为

EIRP(dBW) = P(dBW) + G(dBW)

EIRP表示了发送功率和天线增益的联合效果。

EIRP是卫星通信和无线网络中的一种重要参数。有效全向辐射功率EIRP为卫星转发器

在指定方向上的辐射功率。它为天线增益与功放输出功率之对数和，单位为dBW。EIRP的计

算公式为 EIRP = P – Loss + G式中的P为放大器的输出功率，Loss为功放输出端与天线

馈源之间的馈线损耗，G为卫星天线的发送增益。

通过对比同一颗通信卫星的C频段EIRP分布图和Ku频段EIRP分布图可知，C频段转

发器的服务区大，通常覆盖几乎所有的可见陆地，适用于远距离的国际或洲际业务；Ku频

段转发器的服务区小，通常只覆盖一个大国或数个小国，只适用于国内业务。C频段转发器

的EIRP通常为36到42dBW，G/T通常为-5到+1dB/k，地面天线的口径一般不小于1.8米；

Ku频段转发器的 EIRP通常为44到56dBW，G/T通常为-2到+8dB/k，地面天线口径有可能

小于1米。另一方面，C频段因为电波传播通常不受气候条件的影响， 适用于可靠性较高

的业务；Ku频段转发器则因电波传播可能遭受降雨衰耗的影响，只适用于建网条件较差、

天线尺寸和成本受限的业务。下表是亚洲卫星公司四颗 卫星的最大EIRP、G/T值

EIRP

G/T

C波段

Ku波段

C波段

Ku波段

亚洲二号

41.6dBw

53.9dBw

0.6dB/K

7.7dB/K

亚洲三号 亚洲四号 亚洲五号

41.8dBw

55dBw

0.8dB/K

7.9dB/K

41.8dBw

55.8dBw

1.7dB/K

9dB/K

41dBw

53dBw

0dB/K

8dB/K

5.2、G/T

地面站性能指数G/T值是反映地面站接收系统的一项重要技术性能指标。其中G为接收

天线增益，T为表示接收系统噪声性能的等效噪声温度。G/T值越大，说明地面站接收系统

的性能越好。

目前，国际上把G/T≥35dB/K的地面站定为A型标准站，把G/T≥31.7dB/K的站定为B

型标准站，而把G/T＜31.7dB/K的站称为非标准站。

6、卫星天线的方位、仰角、极化角

要进行卫星接收，关键点是卫星接收天线的定位，它包括：天线的方位角、仰角和馈源

的极化角这三大参数。

6.1、 方位角

从地球的北极到南极的等分线称为经线（0－180度），把地球分为东方西方，偏东的

经线称为东经，偏西方的经线称为西经。从地球的东到西的等分线称纬线 （0－90度），

把地球分为南北半球，以赤道为界（赤道的纬度为0），北半球的纬线称北纬，南半球的纬

线称南纬。我国处于北半球的东方，约在东经 75－135度，北纬18－55度之间。所有的广

播电视卫星都分布在地球赤道上空35786.6公里的高空同步轨道的不同经度上，平时我们惯

称多少度的卫星，这个度指的是地球的经线。卫星在地球上的投影称为星下点，它是位于

赤道上，经度与卫星经度相同的地方。如亚太6号卫星的星下点是位于赤道上的东经134

度的位置。我们在寻星时，如果你所在的地方（北半球）的经度大于星下点的经度，那么天

线的方位角必定时正南（以正南为基准）偏西，反过来，如果你所在的位置的经度小于星下

点的经度，那么天线的方位角是正南偏东。

卫星天线的方位角计算公式是：

A＝arctg｛tg(ψs－ψg)/sinθ｝----------(1)

公式（1）中的ψg是接收站经度，ψs为卫星的经度，θ为接收站的纬度。图1是卫

星的方位角示意图。

方位角的调整方法很简单，首先用指南针找到正南方，天线方向正对正南方，如果计算

的角度A是负值，则天线向正南偏西转动A度，如果A是正值，则天线向正南偏东方向转动

A度。即可完成方位角的调整。

6.2、 仰角

仰角是接收站所在地的地平面水平线于天线中心线所形成的角度，如图2所示。

仰角的计算公式是：

-----------------⑵

仰角的调整最好是用量角器加上一个垂针作成的仰角调整专用工具进行调整。

方位角和仰角的调整顺序是，先调整好仰角，在调整方位角。

6.3、极化角

国内或区域卫星一般都是线极化，线极化分为水平极化（以E‖表示）和垂直极化（以

E⊥ 表示）。地面接收天线极化的定义是以卫星接收点的地平面为基准，天线馈源（或极

化器）矩形波导口窄边平行于地平面，则电场矢量平行于地平面，定义为水平极化；反之

馈源矩形波导口窄边垂直于地平面定义为垂直极化如图3所示。

地面接收天线与卫星辐射电磁波必须满足极化匹配的条件，即水平－水平，垂直－垂直。

假定卫星波束中心与卫星同经度，那么与星下点同经度（但纬度不同）的非星下点接收天线

能很好地与卫星辐射电磁波匹配，而与星下点不同经度的非星下点接收天线的极化必须旋转

一个角度（即极化角，这个极化角也等于星下点的接收天线所在的地平面与非星下点的接收

天线所在的地平面之间的交角）才能与卫星电波相匹配。如图4所示

地面接收天线的极化角P可用下式计算：

P = arctg[sin(ψs-ψg)/tgθ] ------------ (3)

从公式可以看出极化角是卫星与接收站经度差及接收站纬度的函数。相同经度的接收

站，p值为0；相同纬度的地球站，经度差越大，p绝对越值大，这从直观上也容易理解。

如果波束中心与星下点的经度不同，以上式计算将存在误差，但公式（1）可作为接收站极

化调整的理论基础依据。如果卫星波束中心与卫星经度不同甚至相差较大，那么只需将公式

（3）中的卫星经度ψs换成波束中心的经度ψc就可以 了。当然计算结果也只是一个理论

值，实际的极化角由具体调整来确定。

P = arctg [sin (ψc -ψg ) / tgθ] --------------- (4)

ψc：波束中心的经度。

一般实际的极化角在公式3和4两个计算结果之间，更接近公式（3）的计算结果。

6.3.1、极化调整

6.3.1.1、 极化干扰分析

卫星电视系统产生极化不匹配主要原因是接收站天线极化匹配不良（极化角调整不准）。

单极化系统，极化不匹配会产生极化损耗使接收信号降低。对于双极化系统，多个转发器所

使用的下行频率可能是有相同的，为此不同的转发器之间的信号是依靠不同的极化进行隔离

的，所以极化如不匹配不仅产生极化损耗，还会产生两个极化系统之间的同频正交极化干扰，

这种一个极化系统的信号对另一个极化系统信号的干扰体现为噪声的增加，使接收信号载噪

比大大降低，严重时有明显干扰，甚至无法收看。下面来分析一下这种极化干扰的产生原因，

以亚洲卫星二号为例，见图5所示。

从图中可看出，3A转发器和3B转发器所使用的下行频率有部分是相同的。亚洲卫星二

号的 3B转发器有5个SCPC数字电视载波，每个载波输出功率回退3dB（转发器辐射总功率

的0.707倍），下行极化方式是水平极化，用ELRP‖表示其地面信号的电场强度（或电平）；

3A转发器只有一个MCPC（香港STAR TV）数字电视载波，无输出功率回退，下行极化方式

是垂直极化，用EIRP⊥表示其地面信号的电场强度（或电平）。则得到下式：

EIRP⊥= EIRP‖+ 3dB

EIRP⊥/ EIRP‖＝1/0.707=1.414

所以有E⊥≈1.414E‖

假定使用单极化接收天线，准备接收水平极化的“江西卫视”，而馈源未作调整，极化

匹配处于标准的水平极化状态，接收地点是南昌，根据计算极化角 P1=－28°。从图6的极

化干扰分析中得知，卫星水平极化波耦合到馈源水平极化端口的主极化分量为

E‖_0=E‖cosp1，卫星垂直极化波偶合到馈源 水平极化端口的反极化分量为

E⊥_0=E⊥cos(90-p1)。忽略所有其它噪声的干扰，则水平极化的载噪比是：

(C/N) = 20lg｜(E‖cosP1) / [E⊥cos（90-P1）]｜

= 20lg｜E‖cos(-28) / [1.414E‖cos（90+28）]｜=2.5db

显然此数值明显低于数字卫星接收机的门限，也就是说上述状态下根本收不到“江西卫

视”节目。

6.3.2 极化角的调整

调整极化角之前,先计算理论值,其值有三种情况：P＞0，P=0, P＜0，对应的极化角调

整方向是，当P=0时，接收站与卫星同经度，其极化为理想的水平（或垂直）极化；当P＞

0，此时接收天线的方位角是南偏东，前馈天线馈源顺时针旋转（站在天线的前），后馈天

线逆时针旋转（站在天线的后）；当P＜0，此时接收天线的方位角是南偏西，前馈天线馈

源逆时针旋转，后馈天线顺时针旋转。

在实际的极化角调整中，可分二步走：

ａ.粗调：先按计算所得的仰角、方位角和极化角调整天线指向及馈源旋转角度，使仰

角、方位角最佳并锁定天线指向。

ｂ.细调：用频谱仪分析仪、AGC电压或卫星接收机中的信号强度指示条等方法精确调

整。

由于频谱仪价格高，所以在实际操作中都使用方便简单的AGC电压法和卫星接收机中的

信号强度指示条法。

6.3.2.1、AGC电压调整法

AGC（自动增益控制）电压调整法是利用卫星接收机输出的AGC电压来调整接收天线的

极化匹配。该法无需昂贵仪器，只要带有AGC电压输出的卫星接收机和万用表即可，适合普

通用户。

调整步骤如下：设高频头为单极化（水平极化）的。首先把天线馈源（或极化器）矩形

波导口窄边平行于地平面，并将接收机设置相应的频道和参数，使之能收到电视信号（水平

极化的信号），缓慢旋转馈源，旋转的方向和角度以计算值P为基准，找到AGC电压的最大

点，此即为极化最佳匹配位置，锁定馈源，极化调整即告结束。

极化调整好以后，图像清淅、稳定、无干扰，声音悦耳、无噪声，某一端口只能接收某

种极化的节目。极化匹配不好的系统最常见现象是：图像噪波多，出现大面积色块画面时更

明显，有不稳定的短白线干扰，或两种不同极化的节目在一个端口上均能收到。AGC电压调

整法一般用在模拟卫星电视的场合。

6.3.2.2、信号强度调整法

当接收数字卫星电视，因为数字卫星接收机绝大多数没有AGC电压输出端口，所以AGC

电压调整法受到限制。

信号强度调整法是利用卫星接收机自带的信号检测功能来完成，无需任何仪器。

自带的信号检测功能的接收机，当进入安装调试功能界面时，会显示两条指示条。一条

称为信号强度指示条，其值用%来表示，另一条称为信号质量指示条（称为C/N指示条更贴

切些），其值也是用％来表示。信号强度指示条用来表示接收机与馈源链路的好坏情况，

与是否接收到信号无关，此指示条可用来检测接收机与馈源的连接是否正常和馈源是否有故

障。信号质量指示条使用来表示接收到的信号的好坏，它是作天线调试的主要参考依据。信

号质量指示条根据信号的强弱分别用红色、黄色、绿色表示，随着信号的逐步增强，除指示

条的值不断变大外，指示条颜色也从红到黄再到绿变化，当指示条的颜色为黄色时表示接收

机已锁定信号，即信号电平已达门限值，当颜色变绿时，表示已能顺利地解码出图像。