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1、卡塞格伦天线的快速设计杨恩耀内容提要卡塞格伦,“”天线的主抛物镜面的设计与前馈抛物镜面的设计中除焦径比的选择有所,。,,不同外基本上差别不大但是比起常规抛物面天线照射器的设计来说卡塞格伦天线的“照舫”的设计要复杂得多,,面辅器一双曲面辅镜系统因为它将涉及到照舫器的尺寸双肉、、。镜的口径焦距离心率等一系列参数本“”,文提出又一种快速设计照射器一双曲面楠镜系统的方法设计原则是该系统对主。口面的遮盖为最小和对主口面的照射为最佳,笔者曾用这种方法设计了一汁微皮中继接力通讯天线实训结果表明是满足予定指标。自勺一、引言图。示出了卡塞格伦天线的原理结构和近似的辐射过程卡塞格伦
2、天线由一个抛物、。喇叭照面主镜一个双曲面辅镜和一个喇叭照射器所构成射器配置在双曲面的一个焦点∀,∀。,!上抛物面的焦点和双曲面的另一焦点重叠于!点位于!点处的照射器向双曲面投射的电磁波被反射至抛物面。,∀按双曲面的几何光学特征这些反射波可看作为由!点处的虚。∀,,,波源辐射出来的波因为!点即是抛物面的焦点所以这些波被抛物面再反射后就沿。抛物面轴线辐射出去,钻一一下%、∃#⋯∃%一谈二二〕一犷一一‘一∃(一且一豁&吐∋(图卡塞格伦天线示念图∀图中各符号的意义如下!∀,为双曲面一对焦点之一!∀,,为双曲面的另一焦点也是抛物面的焦点,)∗为双曲面的焦距+为双曲面的离
3、心率,∀,为双曲面的口径∀!∀,小为焦点对双曲面边缘的半张角−为照射器的口径,,.为主抛物面的焦距,为主抛物面的口径,∀。小为主抛物面的半张角双曲面线部份和抛物面线部份的平面几何关系式有/010)二了一,又石丁五万∗∗+234+23∀50,小小)#6‘(∀小旦二3‘73一不一‘+4于今以及6二二一,8小了9386甲乞∗++···················,··························,···········:50⋯⋯”⋯⋯;)6、、二卡塞格伦天线的口径面场等效焦距的概念3∀∀,设照射器的归一化功率方向图为甲经双曲面辅镜
4、反射后的方向图可按能量守恒原,理来得到它是;<=0甲>3∀甲6二?/;=0甲∀印≅<而主口径面上的场是∗二。ΑΑ亿虾丈币万Β:Β,。。式中Α为口径面中心的场值;ΒΧ将代进得。甲,∗二Δ∀∀ΕΔ“,ΑΑ斌3甲一石一#.ΦΦΦΦΦΦΦ⋯⋯‘ΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΓΦΦΦΦΦΦ⋯⋯Η乙口,∀“上式是径面场的一种表示方法即以一位于抛物面焦点!的等效源代替原来的照”。射器一双曲面辅镜系统另一,种口径面场的表示法可由式Η经过变换而得到其变换结果是(甲∗5Δ∀∀ΕΔ∗‘产ΑΑ了3甲一一百一#)?式中一+4产,。,)叫为等
5、效焦距+一?和,对比式Η可以发现卡塞格伦夫线亦可用一个焦距由了变长到Ι,的等效抛。物面来代替原抛物面和双曲面辅镜。ϑ由式Η和?所得到的等效情况如图6和Κ所示ϑ图6卡塞格伦天线的两种等效法Κ三、照射器一双曲面辅镜系统的设计下面的讨。论是在假设主抛物面的口径,和焦距)巴取定条件下进行的卡塞格伦天线的照射器一双曲面辅镜系统一般的设计准绳是满足对主抛物面口径面有恰当的照射场和对主。口径的遮盖为最小>。辅镜和照射器所引起的口径遮盖毋‘∋一(ΜΦΓ.2Λ人匕Φ一一一司乓““一卜一止奋止—一)之一一一州图7辅镜和照封器所引起的口径遮盖7,∀二∗,8参看图可以
6、看出辅镜对主口径面的遮盖面积称为,#而照射器对主口(」(,、,,么∋‘一∋(一.)、一。仕四四巡益四积垦不上刀“.了ϑ,#8、Λ嘴,∗,,,,如果,选得小那么为保证辅镜对来自照射器的能量的截获照射器波束必须较窄照,,,,。,射器口径就大如果−选得小那么反过来辅镜口径就大无论是哪种情况都将对。,,主口径面造成大的遮盖显然使辅镜造成的遮盖和照射器造成的遮盖这两者相等此时的,口径遮盖必为最小即有Φ。)一‘‘Φ。’“二‘“‘Φ’’ΦΦ’Φ‘’‘Φ“’Φ’ΦΦ’“‘’ΦΦ了−5口⋯⋯”二二”二⋯“二”””””⋯⋯”⋯气.Ν,ΛΟ⋯6二煦射器波束宽度照射器波束宽度和照射器口径的
7、近似关系为,,入’·‘’’Φ’,’‘Φ’‘‘‘‘Φ’Φ‘’‘’‘’’‘艺中盆5入功””“””””““”””””””””“”””””二”“气少Ν,。,,二。Μ式中Π是一个波束宽度系数就普通园锥喇叭而言对于Θ分贝波束宽度Π?Θ,Π5Φ。,对于;分贝波束宽度6;6考虑到照射场的空间衰减在要求天线方向系数为最佳,Φ,ΦΦ。,时Π可取6。之值Μ在要求天线旁办低时Π可取6;、7Θ对于多模馈源或波纹喇叭,。我们应先实测出其方向图再根据其口面实际尺寸和实测波束宽度来确定其Π值Φ7口径遮盖指数Ρ,,,。在这里我们将导出本文快速设计法的一个依据公式业由此得到一条有用的曲
