天线原理与设计―第八章抛物面天线课件.ppt

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1、八、抛物面天线引言旋转抛物面天线卡塞格伦天线本讲内容：8.1旋转抛物面天线旋转抛物面天线是由馈源（初级辐射源）和抛物面反射面（次级辐射器）所组成。馈源产生弱方向性的球面波，经抛物面反射面后变成方向性尖锐的平面波。8.1旋转抛物面天线8.1旋转抛物面天线抛物面在直角坐标系的几何关系在极坐标系中：旋转抛物面具有两个主要的几何特性：1）由焦点F出发的射线经抛物面反射后，反射线平行于z轴，形成一束平行线。反之，当平行线经抛物面反射后，全都会聚焦在焦点F。2）由焦点F发出并经抛物面反射的各条线到达口径面（或垂直于z轴的任一平面）所走的路程相等。这一路程为：3

2、）意味着焦点F发出的球面波反射后成为平面波。8.1旋转抛物面天线8.1旋转抛物面天线若给定馈源方向图和抛物面形状，则可求得口面场分布，进而求得抛物面天线E面和H面的辐射场和方向图。下图为馈源为带圆盘反射器的对称振子的旋转抛物面天线在不同的口径焦距比时计算得到的方向图曲线。8.1旋转抛物面天线8.1旋转抛物面天线馈源应有一个确定的等效相位中心，保证辐射球面波，相位中心应该在焦点上，以使口径上得到等相位分布。馈源辐射最好是单向和旋转对称，且副瓣电平尽可能低。如果只要求天线增益最大，通常要求口面边缘的场较口面中心的场低10dB左右。馈源及其支撑物对口面的

3、遮挡应尽量小。抛物面天线对馈源的要求8.1旋转抛物面天线图a:1-抛物面；2-同轴线；3-对称振子；4-反射圆盘；5-短路塞；6-λ/4阻抗变换器；7-λ/4扼流套；方向图近似为：图b是一种宽带馈源。馈源的相位中心位于振子和反射面之间，略靠近反射面。同轴线馈电的振子型馈源8.1旋转抛物面天线波导馈电的振子型馈源8.1旋转抛物面天线喇叭馈源8.1旋转抛物面天线图(a)和图(b)例子的缺点：（1）抛物面反射的波又回入初级天线，由于产生互作用而失配。（2）初级天线起着障碍物的作用，遮挡了口径的中心部分而加大了副瓣。偏置馈源偏置馈源解决上述问题。8.1旋转

4、抛物面天线8.2卡塞格伦天线三部分组成：主反射面（通常为抛物面）、副反射面（通常为双曲面）和馈源。由馈电发出的电磁波到达副反射面-双曲面时，被反射到主反射面-抛物面上，而后再反射成平面波。因此，把前馈方式变为后馈方式。8.2卡塞格伦天线8.2卡塞格伦天线双曲面的性质：（1）双曲线上任一点N到两个焦点的距离之差等于常数（2）点源由双曲线的实焦点F向另一条双曲线照射，不同点的反射线反向延长时，都相交于虚焦点F’。因此，反射线犹如从位于F’点的点源所辐射出来。这说明，由实焦点F发出的球面波可以等效为从虚焦点F’发出。而双曲线的虚焦点F’又为抛物面的焦点，

5、故从焦点发出的球面波经抛物面反射后必然成为口径面上的平面波。8.2卡塞格伦天线下列3个方程表示卡塞论天线各参数之间的关系：离心率：已知4个参数可获得其他3个。卡塞格伦天线馈源辐射出的电磁波，经双曲面反射后到达抛物面，犹如放在虚焦点F’的馈源辐射出的电磁波。只是后者较前者少走了2a的路程。卡塞伦天线的馈源口径尺寸与等效馈源相比，允许有一个较大的值，也就是馈源口径尺寸的放大作用。卡塞格伦天线的分析方法虚馈源法：8.2卡塞格伦天线FNN’经抛物面反射的平行线和FN线的延伸线得到交点Q。从馈源向副反射面其他各点作一系列的射线，然后可得到一系列与Q点相类似的

6、交点，这些交点形成的面为一抛物面。这个抛物面叫做卡塞格伦天线的等效抛物面。等效抛物面法：8.2卡塞格伦天线8.2卡塞格伦天线提高了口面利用系数结构紧凑，馈电方便缩短天线的纵向尺寸匹配好比抛物面天线略高的效率卡塞格伦天线的优点习题简述旋转抛物面天线和卡塞格伦天线的原理，比较异同处，并作出评述。