微波抛物面天线的辐射原理.ppt

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1、1天线与电波传播解放军理工大学通信工程学院2第十讲抛物面天线3本次课主要内容：一、抛物面天线的几何结构及光学特性二、抛物面天线的口径场三、抛物面天线的辐射场四、抛物面天线的增益五、抛物面天线的馈源4两类常见的反射面天线抛物锥面主反射面双曲面副反射面抛物面天线卡塞格伦天线馈源馈源抛物锥面主反射面5反射面天线的应用单射抛物面天线双反射面天线6反射面天线反射面天线的结构有一个共同的特点：都是由馈源和反射面两部分组成，馈源产生方向性较差的初级辐射，并把能量投射到尺寸比它大得多的金属反射面上，经反射后形成方向性较好的次级辐射。1、旋转抛物面2、切割抛物面3、抛物柱面7焦距：f＝OF口径：

2、D，y的最大值的两倍深度：L，z的最大值半张角：，的最大值zzOyxDFL抛物面的几何关系OyFflQzrf一、抛物面天线的几何结构及光学特性一、抛物面的几何特性和光学特性抛物线上动点所满足的极坐标方程为：Q(y,z)所满足的直角坐标方程为在直角坐标系中，旋转抛物面的方程为OyFflQzrfzD9在抛物面边缘处有，此时，称抛物面深度。将这些关系代入式，得：抛物面的几何参数主要有：焦距，抛物面的口径，抛物面的张角和抛物面的深度。这四个参数只有两个是独立的，其它两个可以推导得出。一、抛物面天线的几何结构及光学特性OyFflQLrf10抛物面有两个重要的几何特性：（1）由焦点发出的射

3、线经抛物面反射后到达焦平面的总长度相等。（2）由焦点F发出的射线及其在抛物面上的反射线与反射点的法线之间的夹角相等，即（1）所有的反射线都与抛物面的对称轴平行。（2）口径上的场处处同相。OzyFQQ’araiY一、抛物面天线的几何结构及光学特性一、抛物面天线的几何结构及光学特性OzyFQQ’Y证明：12抛物面天线分类OzyFfY0OzyFfY0OzyFfY0长焦距中焦距短焦距一、抛物面天线的几何结构及光学特性13一、抛物面天线的几何结构及光学特性14抛物面天线的分析方法：1、感应面电流法2、口径场法3、几何绕射理论GDT条件：两种方法都只有在反射面的曲率半径和口径半径远大于波长

4、时才近似成立，这两种方法都是建立在几何光学基础上的近似程度：计算结果在方向图的主瓣和近轴副瓣区域是比较精确的，但在远副瓣和后瓣区域内误差相当大，这些区域场的计算只有采用几何绕射理论近似。二、抛物面天线的口径场15应用口径场法和面电流分布法计算抛物面天线的辐射场时，还必须作如下假设：1、反射面位于馈源的远区2、反射面背向没有高频电流；3、反射面对馈源的影响可以忽略不计；4、忽略发射面边缘处电流的不连续性的影响；5、不考虑馈源的直接辐射以及其支撑物的影响；6、照射器的方向图也是旋转对称的二、抛物面天线的口径场二、抛物面天线的口径场入射波采用球坐标系（），反射波采用圆柱坐标系（）。设

5、馈源的方向性函数为：影响方向性的四个因数是：形状、尺寸、口径场振幅分布、相位分布。抛物面天线的口径场振幅分布取决于抛物面天线的焦径比和馈源方向性。OzFrYyjyxrsxQ已知馈源辐射功率是，则它在抛物面上入射的电场是：馈源最大辐射方向的方向性系数馈源的归一化方向性函数。OzFrYy二、抛物面天线的口径场Q入射的电场反射的电场X18影响口径场分布的因素空间衰减因子As馈源方向图Ff(Y,j)OzyFQQ’Yr二、抛物面天线的口径场19（1）空间衰减因子As（2）馈源方向图用一个单一线极化的电流元作馈源时，电流元的轴与y轴平行，馈源的主极化方向就是y方向投射到抛物面上任意一点Q的

6、场，都比投射到抛物面顶点O的场幅值小，这是因为二、抛物面天线的口径场OzFrYxy用一个单一线极化的电流元作馈源时，电流元的轴与y轴平行，馈源的主极化方向就是y方向二、抛物面天线的口径场E平面交叉极化分量零H平面交叉极化分量零YX长焦距抛物面口径场分布E面a.交叉极化分量对两个主平面是反对称的,所以在两个主平面上：，说明交叉极化分量对两个主平面没有贡献；b.交叉极化分量的最大值出现在两个平面内，它们的辐射构成交叉极化旁瓣，它降低了抛物面天线的增益。沿x方向分布要比沿y方向分布更均匀些。xH面线极化的电流元作馈源时，若电流元的轴与y轴平行二、抛物面天线的口径场yx主极化方向图二、

7、抛物面天线的口径场长焦距抛物面口径场分布y沿y轴放一电流元沿x轴放一磁流元合成的反射面天线口径场主交叉极化分量方向图二、抛物面天线的口径场电流元磁流元合成场1、方向图的主瓣宽度与口径的电尺寸成反比。2、愈大，口径场分布愈均匀，主瓣宽度的愈小，旁瓣电平愈高。24有害区的出现yxOyzY0=90°,出现极点yxOyzY0>90°,出现有害区二、抛物面天线的口径场25不同，馈源方向图相同时口径场分布相同，馈源方向图不同时口径场分布1、馈源方向图相同，抛物面天线的几何结构参数不同2、馈源方向图不同,