15-抛物面天线 天线原理

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1、天线Antennas第15讲抛物面天线褚庆昕华南理工大学电子与信息学院天线与射频技术研究所qxchu@scut.edu.cnResearchInstituteofAntennas&RFTechniques2014/4/16SchoolofElectronic&InformationEngineering第15讲内容引言旋转抛物面天线卡塞格伦天线SouthChinaUniversityofTechnologyResearchInstituteofAntennas&RFTechniquesScho

2、olofElectronic&InformationEngineering15.1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。SouthChinaUniversityofTechnologyResearchInstituteofAntennas&RFTechniquesSchoolofElectronic&InformationEngineeringF为抛物面的焦点。f为抛物面的焦距。

3、y为从焦点发出的射线与轴线的夹角。y为从焦点发出到抛物0面边缘的射线与轴线的夹角。SouthChinaUniversityofTechnologyr为从焦点发出与抛物面交点的距离。D=2R为抛物面的口径直径。0ResearchInstituteofAntennas&RFTechniquesSchoolofElectronic&InformationEngineering抛物面在直角坐标系的几何关系22xy4fz在极坐标系中：2fyrsin,yzfrcos,yr1cosy旋转抛

4、物面具有两个主要的几何特性：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。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：LFMFM'rrcosyr(1cos)2yfSouthChinaUniversityofTechnology意味着焦点F发出的球面波反射后成为平面波。ResearchInstituteofAntennas&RFTechniquesSchoo

5、lofElectronic&InformationEngineering令y=y,则y=D/2为0口径面半径，可得：f1D4tany02焦距口径比f/D越大，天线波瓣越窄，增益越高。给定增益，先确定口径D，再选定f/D，抛物面形状就确定了。由上式或右图可求出SouthChinaUniversityofTechnology馈源需要照射的角度2y，据此设计馈源。0ResearchInstituteofAntennas&RFTechniquesSchoolofElectronic&Informa

6、tionEngineering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。SouthChinaUniversityofTechnologyResearchInstituteofAntennas&RFTechniquesSchoolofElectronic&InformationEngineering不同D/f值时的主瓣宽度和旁瓣电平。随D/f的变小，口

7、面张角y变小，方向图的主瓣变窄，旁瓣0升高。SouthChinaUniversityofTechnologyResearchInstituteofAntennas&RFTechniquesSchoolofElectronic&InformationEngineering抛物面天线对馈源的要求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1

8、0dB左右。馈源及其支撑物对口面的遮挡应尽量小。SouthChinaUniversityofTechnologyResearchInstituteofAntennas&RFTechniquesSchoolofElectronic&InformationEngineering同轴线馈电的振子型馈源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-l/4阻抗变换器；7-l/4扼流套；2方向图近似为：EE0cosy图b是一种宽带馈源。馈源的