抛物面天线基础理论.docx

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抛物面天线基础理论

抛物面天线基础理论

3.1.2抛物面的几何尺寸及特性

一般用于面天线反射面的抛物面，都具有以剖面图6-6-1中的z轴为中心呈旋转对称式结构。

在剖面图中，把o称为抛物面的顶点，F称为抛物面的焦点，

称为抛物面的张角，是从焦点F到口面边沿射线与OF轴线的夹角；D=2R称为抛物面口面直径，R为口面半径；

为焦点F到反射面上任意点的距离。

由抛物面的定义可知：

此关系式是以焦点F为极坐标原点得出的抛物线方程，由此可进一步得到：

由图6-6-1还可得到：

把口面直径

代入6-6-3可得到：

，或者

3.1.3抛物面天线的工作原理

根据抛物面的集合特性，可以得到抛物面的两个重要性质：

（1）由焦点F发出的射线，经旋转抛物面反射后，反射线互相平行，且都平行于其轴线OF，即

。

反过来，平行于OF轴线的射线，经旋转抛物面的反射作用，其反射线均汇聚于其焦点处。

（2）由焦点发出的射线，经由旋转抛物面反射到达口面时，其长度相等，即：

6-6-3

这说明，由焦点F发出的射线，经旋转抛物面反射后，每条射线路程均相等。

根据以上两条可以得到，当把照射器置于焦点位置，并使照射器的相位中心与抛物面焦点重合，照射器辐射出的球面波经旋转抛物面反射后，在口面上将转变成平面波，使抛物面天线口面场形成均匀分布。

由前面讨论结果得知，均匀口面场必将产生强方向性辐射场，这就是利用旋转抛物面产生强方向性辐射场的原理所在。

当然，如果把旋转抛物面天线用作接收，入射波又是平面波形式，经抛物面反射后，就会把平面波转换成球面波传送到位于焦点位置的照射器，形成聚集接收，增加照射器接收信号的强度。

3.2抛物面天线的口径场和辐射场分布与方向性

3.2.1口径场分布

抛物面天线口面场分布情况，直接决定着整个抛物面天线辐射场的方向性。

而口面场分布情况又由照射器、反射面共同来决定。

对于实际使用的长焦距抛物面天线，不管采用振子型照射器，还是喇叭天线照射器，造成抛物面天线口面场分布都具有图6-6-3所示的分布特征。

由图6-6-3可见，在实际抛物面天线口面上，其口面场分布不是严格的单一方向线极化波，而是含有

两个场分量，只是

分量远大于

分量。

为此我们把

称为主极化分量，

称为交叉极化分量。

如照射器辐射功率为

，方向性系数为D，口面场主极化分量与二者的关系为：

由图6-6-4可见，随着

，也就是由口面中心

向外，距

越远，Esy数值越小。

换言之，口面场的主极化分量数值随着离口面中心

距离增大，数值变小。

这说明实际使用的抛物面天线口面场并非真正的均匀分布结构。

在已知抛物面的主极化分量Esy后，把它代入面天线辐射场表示式中，并对具体的抛物面口面进行积分运算，就可的到抛物面天线的辐射场和方向函数。

3.2.2抛物面天线辐射场的方向性

3.3抛物面天线的技术要求

3.3.1对照射器的要求

依据上面5条，工程中常采用下面几种照射器：

①采用波导馈电的振子型照射器

采用波导馈电的振子型照射器的结构原理如图6-6-4所示。

为了减弱波导口对振子型照射器方向图的遮挡影响，把波导窄边逐渐变窄形成一过渡段，就可以达到这一目的。

同时也为了改善振子型照射器方向图的对称性，常在金属薄板的宽边上平行安置“两对”电对称振子构成四振子照射器，如图6-6-4所示，这样就可利用双振子照射器（四振子天线阵）H面方向图比E面方向图主波瓣宽的特性，保证照射器能量均匀射向抛物面方向。

3.3.2照射器对反射面的影响

（1）照射器对反射面产生的遮挡影响

选用照射器时，如果尺寸过大，将会产生对反射面二次辐射场的遮挡，降低口面场分布的均匀程度，辐射场主瓣变宽，副瓣电平升高，方向系数D下降。

解决措施是：

A、采用高效照射器；

B、采用后馈式馈电方式；

C、采用斜馈式馈电方式，

其原理如图6-6-6所示。

（2）照射器安装公差对辐射场的影响

①纵向偏焦

纵向偏焦指的是照射器虽安装在中心线上，但其相位中心不在抛物面的焦点位置，而是靠近或远离了焦点位置，如图6-6-7所示。

②横向偏焦

3.3.3反射面对照射器的影响

反射面对照射器的影响，主要是经反射面的作用，把一部分电磁波投射到照射器上，也相当于被照射器再次吸收。

照射器通过波导管与发射机相连，它吸收的这部分能量将通过波导管反传给发射机，其结果相当于照射器改变了馈电波导管的输入阻抗，造成照射器与馈线之间的阻抗失配，在馈线中产生大量驻波成份。

驻波的出现相当于波导管的传输效率下降，直接影响面天线辐射功率的有效输出。

解决这一问题的技术措施主要有：

补偿法的特点是：

①工作频带是中等的，对直径为1.5米、焦距为0.573米的抛物面天线，驻波比小于1.4时，其工作频带为（2900～3400）MHz。

②金属圆盘产生的反射场和抛物面其余部分产生的反射场存在相位差，造成整个抛物面天线辐射场主瓣电平稍有下降，增益稍有减小。

相当于口面场振幅作非均匀分布的结果

（2）中心挖孔或敷设吸收材料

（3）旋转极化面法

3.3.4反射面技术公差对辐射场的影响

反射面的技术公差主要是指在制造或运输过程中造成反射面坑凹不平的现象。

反射面表面坑凹不平将严重影响反射面的反射效果，造成辐射场方向性的畸变。

在工程上，对抛物面天线不同位置要求的技术公差大小为：

3.4抛物面天线的参数选择

参考ppt《[PPT]§6-6抛物面天线（verygood）.ppt》