今天我們要學習FCC有關衛星地球站天線的性能指標，具體的說，是天線的方向圖（antenna pattern），或者叫做天線輻射方向圖（antenna radiation pattern）。這個指標是決定衛星之間最小間距的主要因素之一，因此也是決定能在多大程度上有效利用頻譜資源的主要因素。

那么什么是天線方向圖，我們都知道頻譜圖是指在一定的頻率范圍內各頻點的功率情況，方向圖則是指在一定的角度范圍內由天線輻射到各方向點的功率情況。不同的是，頻譜圖只需要考察頻率的維度，是一維的，但天線方向圖是立體的，嚴格說應該給出的是一個三維立體形狀，如下圖。但通常大家會取兩個相互垂直的切面去進行考察，并且要看同極化，以及交叉極化的指標。

同極化

25.209的條款（a）針對的是在FSS中運行并向GSO衛星發射的任何地球站天線的同極化（co-polarization）增益指標，包括為FSS以外的衛星服務提供饋電鏈路的地球站。?但需要注意的是條款（a）中定義的同極化要求，是一般性的標準限值要求，也就是說還有非標準的特殊規定在條款（f）中進行了說明。

名詞解釋：

Fixed-Satellite Service (FSS). ? A radiocommunication service between earth stations at given positions, when one or more satellites are used; the given position may be a specified fixed point or any fixed point within specified areas; in some cases this service includes satellite-to-satellite links, which may also be operated in the inter-satellite service; the Fixed-Satellite Service may also include feeder links of other space radiocommunication services. 固定衛星服務（FSS）。? 當使用一顆或多顆衛星時，在給定位置的地球站之間提供的無線通信服務；給定位置可以是一個指定的固定點，也可以是指定區域內的任何固定點；在某些情況下，這種服務包括衛星與衛星之間的鏈路，這些鏈路也可以在衛星間服務中運行；固定衛星服務還可以包括其他空間無線通信服務的饋線鏈路。

簡單地說，同極化就是發射天線和接收天線的平面和方向相同，而交叉極化則相互垂直。我們上面說了，由于天線輻射方向圖的立體性，同極化或交叉極化又分成了兩個相互垂直的平面內的要求，我們先來了解一下對于衛星地球站來說這兩個平面是如何切分的，看下面兩個圖：

兩個平面分別是：在地球某點的衛星地球站天線位置與GSO軌道弧的切線形成的面，叫做plane tangent to the GSO arc，以及與這個面垂直的面，叫做plane perpendicular to the GSO arc。以下為方便我們分別簡稱為GSO相切面和垂直面。

按照頻段以及切面的不同，同極化限值要求分為以下六種情況：

(1) 在與GSO弧線相切面內，對于不在常規 Ku 頻段、24.75-25.25 GHz 頻段或 27.5-30 GHz 頻段內運行的地球站，需滿足下表的要求：

其中θ是指從地球站天線到目標衛星指定軌道位置的方向圖主瓣軸線夾角。θ如果在 ±7-180°范圍內的可以有10%的旁瓣超出上述包絡規定，但最多只能超出3dB；在主瓣溢出能量區域（region of main reflector spillover），如下圖所示，最多可超出 6 dB。

(2) 在與GSO弧線相切面內，工作在常規 Ku 頻段的限值要求如下：與（1）有相同的主瓣和旁瓣的超出要求。

(3)?在與GSO弧線相切面內，工作在24.75–25.25 GHz或27.5–30 GHz 頻段的限值要求如下，與（1）有相同的主瓣和旁瓣的超出要求。

(4)?在與GSO弧線垂直面內，對于不在常規 Ku 頻段、24.75-25.25 GHz 頻段或 27.5-30 GHz 頻段內運行的地球站，需滿足下表的要求：

θ如果在 ±3-180°范圍內的可以有10%的旁瓣超出上述包絡規定，但最多只能超出6dB，如下圖所示，在主瓣溢出能量區域（region of main reflector spillover）最多可超出 6 dB。

(5)?在與GSO弧線垂直面內，工作在常規 Ku 頻段的限值要求如下，與（4）有相同的主瓣和旁瓣的超出要求。

(6)?在與GSO弧線垂直面內，工作在24.75–25.25 GHz或27.5–30 GHz 頻段的限值要求如下，與（4）有相同的主瓣和旁瓣的超出要求。

交叉極化

先來看一個同極化（co-polarized）和交叉極化（cross-polarized）方向圖的例子，分別如下圖中實線和虛線所示：

交叉極化的限值要求如下：

(1)?在與GSO弧線相切面內，不在 24.75-25.25 GHz 或 27.5-30 GHz 頻段內運行的地球站，需滿足以下要求，θ的定義同（a)(1）。

19–25logθ?dBi?for?1.8°?

(2)?在與GSO弧線垂直面內，不在 24.75-25.25 GHz 或 27.5-30 GHz 頻段內運行的地球站，需滿足以下要求，θ的定義同（a)(1）。

19–25logθ?dBi?for?3°?

(3)?在與GSO弧線相切面或者垂直面內，在 24.75-25.25 GHz 或 27.5-30 GHz 頻段內運行的地球站，需滿足以下要求，θ的定義同（a)(1）。

19–25logθ?dBi?for?2°?

某些地球站的干擾保護權力

(1)?根據第25.115(b)(1)和(b)(3)節（Receive-only earth stations：僅接收的地球站），獲得許可與 GSO FSS 空間站一起運行或登記接收來自此類空間站傳輸的地球站，如果使用接收波段增益模式符合本節(a)和(b)段規定的天線，不會對該地球站造成有害干擾，則該地球站無權獲得免受授權運行的其他臺站的干擾保護。

(2) 17/24 GHz BSS（broadcasting-satellite service：廣播衛星服務）遙測地球站無權受到來自授權空間站運行的有害干擾的保護，如果該地球站使用的天線的接收波段增益模式符合本節(a)和(b)段規定的水平，則不會對該地球站造成有害干擾。但在17/24 GHz BSS中僅接收的地球站有權在第25.224節（Protection of receive-only earth stations in the 17/24 GHz BSS）規定的范圍內免受其他空間站造成的有害干擾。

reserved

無法調整偏斜角的地球站

使用不對稱天線且不具備偏斜角（skew angle）調整能力的地球站，必須符合本節(a)(1)段規定的增益值，在與天線主平面正交的平面上，或者在與地球站可能位于的任何地點所經歷的最大偏斜角相對應的平面上。偏斜角是什么，可參考下圖：

不符合上述要求的特殊地球站

GSO FSS 地球站的天線如不符合本節(a)和(b)段中的適用標準，只有在申請者證明該天線不會造成不可接受的干擾時，才會得到批準。該證明必須表明地球站的傳輸符合第25.218節（Off-axis EIRP density envelopes for FSS earth stations transmitting in certain frequency bands：特定頻段發射的FSS地球站的離軸 EIRP 密度曲線）的要求，或者申請人必須證明地球站的運行已根據25.220（Non-routine transmit/receive earth station operations：非常規發射/接收地球站操作）進行了協調。

reserved

NGSO地球站天線限值

工作在10.7-11.7 GHz、12.75-13.15 GHz、13.2125-13.25 GHz、13.8-14.0 GHz 和/或 14.4-14.5 GHz 頻帶內與NGSO FSS衛星通信的網關地球站的任何發射天線的增益必須低于如下定義限值：

θ的定義同（a)(1），θ如果在 ±7-180°范圍內的可以有10%的旁瓣超出上述限值規定，但最多只能超出3dB。

編輯：黃飛