广州的司机都知道，在广河高速路上，如果前方出现十几座天线阵列，就说明你已经到了广州天麓湖附近了。

这些天线是广州气象卫星地面站的 卫星接收天线群，正是这些天线接收到的卫星数据，帮助我们监测地球表面及大气的一切状况，特别是监测世界各地的气象灾害，并提示科技人员及时发出灾害预警，保护人类生命及财产安全。

卫星接收天线群丨吴砚威

上面看到的照片中共有几座天线？答案不是6座，而是 12座。那些大“帽子”里面，装的也是和外面的天线群看起来一模一样的大锅“天线”。

“藏起来”的天线丨吴砚威

加装了迷彩“天线罩”的两部大天线是接收我国风云三号信息的直径12米天线，其他白色和迷彩色“帽子”里面，装着接收美国NOAA、EOS等卫星信息的直径4.2米的天线。

在我国其他几个气象卫星地面接收站里，我们也能看到各种卫星接收天线，它们和广州的天线一样，也有戴帽和不戴帽的区别。

为什么有的天线戴“帽子”有的不戴？这得从天线本身的分类说起。

帽里帽外，两类天线

“帽子”学名叫“ 天线罩”，材料是玻璃钢，在电气性能上具有良好的电磁波穿透特性，机械性能上能经受外部恶劣环境的侵扰，罩子里还配套安装着可以有效控制温、湿度的空调设备。

戴帽子的里面装的是 极轨卫星接收天线，没戴帽子那些是 静止卫星接收天线，对应的卫星不同，决定了两种天线的用途也是不一样的。

极轨卫星是 太阳同步轨道卫星，在运行的任何一个时间点上，卫星表面都有接近相同的太阳照明角度，这使得卫星所经过地点的地方时基本相同，保证了卫星遥感探测资料具有长期可比性。

但极轨卫星会每天不停歇地沿着南北两极穿梭在地球上的每个角落， 地面的天线为了追踪它接收信号就必须跟着卫星转。

而静止卫星是 地球同步轨道卫星，可以观测地球表面三分之一的固定区域，其运行速度与地球自转速度相同，地面上的天线 保持不动就可源源不断接收卫星的信号。

为什么要给极轨卫星天线戴“帽子”？

保护天线

极轨天线在卫星进入接收范围时要 迅速捕捉到来自卫星的信号并启动跟踪程序接收数据，直至卫星离开。长年累月不断的“跟踪运动”，很容易给它造成机械磨损、老化加快、故障增多的病。

考虑它受驱动功率、机械结构重量、风向风速、惯性影响较大， 戴上“帽子”可以有效减小转动天线的驱动功率、减轻机械结构重量、消除风特别是台风等重大风害负荷和风力矩、减小惯量，从而有效减轻极轨天线的运动磨损、腐蚀和老化，延长自身使用寿命。

相比之下，静止天线始终对着卫星， 基本没有机械运动摩擦，故障率会较低，考虑到这点，就没有给静止卫星戴上“帽子”。

静止天线卫星丨吴砚威

给天线戴“帽子”的其他好处

除了前面提到的机械运动原因，给极轨天线戴“帽子”还可以保护天线设备 免受自然因素的侵袭，例如盐雾、酸雨、台风、暴风雨、冰雪、沙尘以及太阳辐射等，如果直接暴露在外，时间长了会使天线指向误差增大、寿命缩短、工作可靠性降低。

同时发生故障时， 维护人员可不受外界环境影响开展维护抢修，提高设备的完好率和使用率，“帽子”里的空调设备也可以有效解决天线高速运动产生的 高温和各种 负荷过大问题。

“帽子”里的极轨卫星天线丨吴砚威

天线戴“帽子”，灵敏度会受影响吗？

不给静止卫星戴“帽子”，有没有可能是因为“帽子”毕竟是罩住天线的障碍物，会在一定程度上影响天线的性能呢？

理论上不会。

天线罩在设计制造和生产的时候，其构件尺寸、罩壁厚度、材料选择、结构细节等都会被严格考虑。

首先 “帽子”厚度必须按工作波长设计以减少反射，还要能承受各种负荷不变形；

其次“帽子”的材料要非常“讲究”， 透过率好的玻璃纤维为主材是好选择；

第三为了便于制造、安装和运输，会把大型刚性天线罩做成 足球般的分块式，球状连接处必须通过 电气性能试验和 结构性能试验。

施工中的天线罩丨吴砚威

另外，戴到卫星天线头上的“帽子”都经过严格的出厂检验，顶顶是天线的保护神， 不会降低数据接收的灵敏度。

有“帽子”加持，接收更稳定、更高效

接收气象卫星信息30多年以来，作为整个卫星地面系统的前锋，我国的接收天线基本保持了 稳定、可靠的运行状态，最近十多年来，在“帽子”的不断加持下，更是保持了更高的卫星接收设备的完好率和接收卫星数据的成功率。

这些卫星数据被广泛应用于气象、环境、减灾、城市规划、空间科学研究等众多行业，真正发挥了 国家重大科技基础设施的作用，为科学发展做出了突出的贡献。

美国NOAA、EOS、欧洲METSET、日本葵花、中国风云、甚至科学实验“天琴一号”等广为人知的卫星的接收项目均在气象卫星地面系统的服务名单里。

未来，气象卫星地面系统还将承担更多的后续卫星数据接收任务，一顶顶“帽子”会继续为我们的卫星接收天线提供更有力的保护，成为人类更好的地预警台风、干旱、山火等气象自然灾害的好工具。

作者：曹静

摄影：吴砚威

编辑：Emeria

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