微波拋物面天線輻射原理

1、1解放軍理工大學(xué)通信工程學(xué)院23本次課主要內(nèi)容：本次課主要內(nèi)容：一、拋物面天線的幾何結(jié)構(gòu)及光學(xué)特性一、拋物面天線的幾何結(jié)構(gòu)及光學(xué)特性二、拋物面天線的口徑場(chǎng)二、拋物面天線的口徑場(chǎng)三、拋物面天線的輻射場(chǎng)三、拋物面天線的輻射場(chǎng)四、拋物面天線的增益四、拋物面天線的增益五、拋物面天線的饋源五、拋物面天線的饋源4兩類常見(jiàn)的反射面天線拋物面天線拋物面天線卡塞格倫天線卡塞格倫天線5反射面天線的應(yīng)用單射拋物面天線單射拋物面天線雙反射面天線雙反射面天線6反射面天線反射面天線 反射面天線的結(jié)構(gòu)有一個(gè)反射面天線的結(jié)構(gòu)有一個(gè)共同的特點(diǎn)：都是由饋源和共同的特點(diǎn)：都是由饋源和反射面兩部分組成，饋源產(chǎn)反射面兩部分組成，饋源產(chǎn)

2、生方向性較差的初級(jí)輻射，生方向性較差的初級(jí)輻射，并把能量投射到尺寸比它大并把能量投射到尺寸比它大得多的金屬反射面上，經(jīng)反得多的金屬反射面上，經(jīng)反射后形成方向性較好的次級(jí)射后形成方向性較好的次級(jí)輻射。輻射。 1、旋轉(zhuǎn)拋物面、旋轉(zhuǎn)拋物面 2、切割拋、切割拋物面物面3、拋物柱面、拋物柱面 7 焦距：焦距：fOF 口徑：口徑：D，y的最大值的兩倍的最大值的兩倍 深度：深度：L，z的最大值的最大值 半張角：半張角： ， 的最大值的最大值z(mì)zOyxDFL000 拋物面的幾何關(guān)系拋物面的幾何關(guān)系 OyFflQzr rf一、拋物面天線的幾何結(jié)構(gòu)及光學(xué)特性一、拋物面天線的幾何結(jié)構(gòu)及光學(xué)特性 一、拋物面的幾何特性

3、和光學(xué)特性一、拋物面的幾何特性和光學(xué)特性 拋物線上動(dòng)點(diǎn)拋物線上動(dòng)點(diǎn) 所滿足的極坐標(biāo)方程為：所滿足的極坐標(biāo)方程為：22sec1cos2ffr Q(y,z)所滿足的直角坐標(biāo)方程為所滿足的直角坐標(biāo)方程為24yfzsinyrcoszfr在直角坐標(biāo)系中，旋轉(zhuǎn)拋物面的方程為在直角坐標(biāo)系中，旋轉(zhuǎn)拋物面的方程為224xyfz,Qr fzr020012 sincos ()2mDfrr024DtanfOyFflQzr rfzmr0D9 在拋物面邊緣處有在拋物面邊緣處有 ，此時(shí)，此時(shí) ，稱拋物面深度。將這些關(guān)系代入式，得：稱拋物面深度。將這些關(guān)系代入式，得：222()2DxyzL22224()2416xyfzDDL

4、ff拋物面的幾何參數(shù)主要有：焦距拋物面的幾何參數(shù)主要有：焦距 ，拋物面的口徑，拋物面的口徑 ，拋物面的張角，拋物面的張角 和拋物面的深度。這四個(gè)參數(shù)只有和拋物面的深度。這四個(gè)參數(shù)只有兩個(gè)是獨(dú)立的，其它兩個(gè)可以推導(dǎo)得出。兩個(gè)是獨(dú)立的，其它兩個(gè)可以推導(dǎo)得出。 fD02一、拋物面天線的幾何結(jié)構(gòu)及光學(xué)特性一、拋物面天線的幾何結(jié)構(gòu)及光學(xué)特性DOyFflQ Lr rf10拋物面有兩個(gè)重要的幾何特性：拋物面有兩個(gè)重要的幾何特性：（1 1）由焦點(diǎn)發(fā)出的射線經(jīng)拋物面反射后到達(dá)焦平面的總長(zhǎng)度）由焦點(diǎn)發(fā)出的射線經(jīng)拋物面反射后到達(dá)焦平面的總長(zhǎng)度相等。相等。（2 2）由焦點(diǎn)）由焦點(diǎn)F F發(fā)出的射線及其在拋物面上的反射線

5、與反射點(diǎn)的發(fā)出的射線及其在拋物面上的反射線與反射點(diǎn)的法線之間的夾角相等，即法線之間的夾角相等，即 2ir（1 1）所有的反射線都與拋物）所有的反射線都與拋物面的對(duì)稱軸平行。面的對(duì)稱軸平行。（2 2）口徑上的場(chǎng)處處同相。）口徑上的場(chǎng)處處同相。OzyFQQ r iY Y一、拋物面天線的幾何結(jié)構(gòu)及光學(xué)特性一、拋物面天線的幾何結(jié)構(gòu)及光學(xué)特性221cos/2cos/2cos/2 sin/2SSNSfeeeerrrrr cos/2sin/2neer coscos/2sin/2cos/2eneeerrr coscos/2sin/2cos/2cossinzzzeneeeeeerr /2一、拋物面天線的幾何結(jié)構(gòu)

6、及光學(xué)特性一、拋物面天線的幾何結(jié)構(gòu)及光學(xué)特性tenOzyFQQY Y證明：證明：120,490oDffLY 拋物面天線分類拋物面天線分類OzyFfY Y0 0OzyFfY Y0 0OzyFfY Y0 02()42DfL0,490oDffLY 0,490oDffLY 長(zhǎng)焦距長(zhǎng)焦距中焦距中焦距短焦距短焦距一、拋物面天線的幾何結(jié)構(gòu)及光學(xué)特性一、拋物面天線的幾何結(jié)構(gòu)及光學(xué)特性13000012arc4/53.1373.790tgfD一、拋物面天線的幾何結(jié)構(gòu)及光學(xué)特性一、拋物面天線的幾何結(jié)構(gòu)及光學(xué)特性14拋物面天線的分析方法：拋物面天線的分析方法：1 1、感應(yīng)面電流法、感應(yīng)面電流法2 2、口徑場(chǎng)法、口徑場(chǎng)

7、法3 3、幾何繞射理論、幾何繞射理論GDTGDT 條件：條件：兩種方法都只有在反射面的曲率半徑和口徑半徑遠(yuǎn)大于兩種方法都只有在反射面的曲率半徑和口徑半徑遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)時(shí)才近似成立，這兩種方法都是建立在幾何光學(xué)基礎(chǔ)上的波長(zhǎng)時(shí)才近似成立，這兩種方法都是建立在幾何光學(xué)基礎(chǔ)上的近似程度：近似程度：計(jì)算結(jié)果在方向圖的主瓣和近軸副瓣區(qū)域是比較精計(jì)算結(jié)果在方向圖的主瓣和近軸副瓣區(qū)域是比較精確的，但在遠(yuǎn)副瓣和后瓣區(qū)域內(nèi)誤差相當(dāng)大，這些區(qū)域場(chǎng)的計(jì)確的，但在遠(yuǎn)副瓣和后瓣區(qū)域內(nèi)誤差相當(dāng)大，這些區(qū)域場(chǎng)的計(jì)算只有采用幾何繞射理論近似。算只有采用幾何繞射理論近似。二、拋物面天線的口徑場(chǎng)二、拋物面天線的口徑場(chǎng)15應(yīng)用口徑場(chǎng)法和

8、面電流分布法計(jì)算拋物面應(yīng)用口徑場(chǎng)法和面電流分布法計(jì)算拋物面天線的輻射場(chǎng)時(shí)，還必須作如下假設(shè)：天線的輻射場(chǎng)時(shí)，還必須作如下假設(shè)：1 1、 反射面位于饋源的遠(yuǎn)區(qū)反射面位于饋源的遠(yuǎn)區(qū)2 2、 反射面背向沒(méi)有高頻電流；反射面背向沒(méi)有高頻電流；3 3、 反射面對(duì)饋源的影響可以忽略不計(jì)；反射面對(duì)饋源的影響可以忽略不計(jì)；4 4、忽略發(fā)射面邊緣處電流的不連續(xù)性的影響；、忽略發(fā)射面邊緣處電流的不連續(xù)性的影響；5 5、不考慮饋源的直接輻射以及其支撐物的影響；、不考慮饋源的直接輻射以及其支撐物的影響；6 6、照射器的方向圖也是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的、照射器的方向圖也是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的二、拋物面天線的口徑場(chǎng)二、拋物面天線的口徑場(chǎng)二、拋

9、物面天線的口徑場(chǎng)二、拋物面天線的口徑場(chǎng)入射波采用球坐標(biāo)系（入射波采用球坐標(biāo)系（ ），反射波采用圓柱坐），反射波采用圓柱坐標(biāo)系（標(biāo)系（ ）。設(shè)饋源的方向性函數(shù)為：）。設(shè)饋源的方向性函數(shù)為：,r , ,szr 02( , )( , )fffDD F 影響方向性的四個(gè)因數(shù)是：形狀、尺寸、口徑場(chǎng)振幅分影響方向性的四個(gè)因數(shù)是：形狀、尺寸、口徑場(chǎng)振幅分布、相位分布。拋物面天線的口徑場(chǎng)振幅分布取決于拋物布、相位分布。拋物面天線的口徑場(chǎng)振幅分布取決于拋物面天線的焦徑比和饋源方向性。面天線的焦徑比和饋源方向性。OzFr rY Yy yxr rsxQ已知饋源輻射功率是已知饋源輻射功率是 ，則，則它在拋物面上入射的

10、電場(chǎng)是它在拋物面上入射的電場(chǎng)是：rfP201cos60( , )2afrffED P Ff 1|60( , )aifrfEEDP r0fD饋源最大輻射方向的方向性系數(shù)饋源最大輻射方向的方向性系數(shù)( , )fF 饋源的歸一化方向性函數(shù)。饋源的歸一化方向性函數(shù)。 OzFr rY Yy二、拋物面天線的口徑場(chǎng)二、拋物面天線的口徑場(chǎng)Q60( , )rffjkiiP DEeer r入射的電場(chǎng)入射的電場(chǎng)60( , )rffjkrrP DEeer r反射的電場(chǎng)反射的電場(chǎng)X18影響口徑場(chǎng)分布的因素 空間衰減因子As 饋源方向圖 Ff(Y,)01( , )60( , )fffEP DF rOzyFQQY Yr r

11、二、拋物面天線的口徑場(chǎng)二、拋物面天線的口徑場(chǎng)19（1 1）空間衰減因子）空間衰減因子AsAs 2001()cos ()1(0)2smssEAEfr（2）饋源方向圖）饋源方向圖 用一個(gè)單一線極化的電流元作饋源時(shí)，電流元的軸用一個(gè)單一線極化的電流元作饋源時(shí)，電流元的軸與與y y軸平行，饋源的主極化方向就是軸平行，饋源的主極化方向就是y y方向方向 投射到拋物面上任意一點(diǎn)投射到拋物面上任意一點(diǎn)Q的場(chǎng)，都比投射到拋物面頂點(diǎn)的場(chǎng)，都比投射到拋物面頂點(diǎn)O的場(chǎng)幅值小，這是因?yàn)榈膱?chǎng)幅值小，這是因?yàn)?fr( , )fF 二、拋物面天線的口徑場(chǎng)二、拋物面天線的口徑場(chǎng)2222cossincos1cossincosj

12、kfaxjkfayKEeKEerrOzFr rY Yxy 用一個(gè)單一線極化的電流元作饋源時(shí)，電流元的軸用一個(gè)單一線極化的電流元作饋源時(shí)，電流元的軸與與y y軸平行，饋源的主極化方向就是軸平行，饋源的主極化方向就是y y方向方向二、拋物面天線的口徑場(chǎng)二、拋物面天線的口徑場(chǎng)2222cossincos1cossincosjkfaxjkfayKEeKEerr90 ,0axEE E平面交叉極化分量零平面交叉極化分量零2cosjkfayKEer0 ,0axEH H平面交叉極化分量零平面交叉極化分量零2jkfayKEerYX長(zhǎng)焦距拋物面口徑場(chǎng)分布長(zhǎng)焦距拋物面口徑場(chǎng)分布 ayEE面面a. 交叉極化分量對(duì)兩個(gè)交

13、叉極化分量對(duì)兩個(gè)主平面是反對(duì)稱的主平面是反對(duì)稱的, ,所以在兩所以在兩個(gè)主平面上：個(gè)主平面上： ，說(shuō)明，說(shuō)明交叉極化分量對(duì)兩個(gè)主平面交叉極化分量對(duì)兩個(gè)主平面沒(méi)有貢獻(xiàn)；沒(méi)有貢獻(xiàn)；b.b. 交叉極化分量的最大交叉極化分量的最大值出現(xiàn)在兩個(gè)平面內(nèi)，值出現(xiàn)在兩個(gè)平面內(nèi)，它們的輻射構(gòu)成交叉極化旁它們的輻射構(gòu)成交叉極化旁瓣，它降低了拋物面天線的瓣，它降低了拋物面天線的增益。增益。沿沿x x方向分布要比沿方向分布要比沿y y方向分方向分布更均勻些。布更均勻些。 axEaxE0045 ,135s0axEayExH面面線極化的電流元作饋源時(shí)，若電流元的軸與線極化的電流元作饋源時(shí)，若電流元的軸與y y軸平行軸平行

14、二、拋物面天線的口徑場(chǎng)二、拋物面天線的口徑場(chǎng)yx100 ,/0.5DF D主極化方向圖主極化方向圖二、拋物面天線的口徑場(chǎng)二、拋物面天線的口徑場(chǎng)長(zhǎng)焦距拋物面口徑場(chǎng)分布長(zhǎng)焦距拋物面口徑場(chǎng)分布 y沿沿y y軸放一電流元軸放一電流元沿沿x x軸放一磁流元軸放一磁流元合成的反射面天線口合成的反射面天線口徑場(chǎng)徑場(chǎng)主交叉極化分量方向圖主交叉極化分量方向圖二、拋物面天線的口徑場(chǎng)二、拋物面天線的口徑場(chǎng)電流元電流元磁流元磁流元合成場(chǎng)合成場(chǎng)1 1、方向圖的主瓣寬度與口徑、方向圖的主瓣寬度與口徑的電尺寸成反比。的電尺寸成反比。2 2、 愈大，口徑場(chǎng)分布愈大，口徑場(chǎng)分布愈均勻，主瓣寬度的愈小，旁愈均勻，主瓣寬度的愈小，

15、旁瓣電平愈高。瓣電平愈高。/fD24有害區(qū)的出現(xiàn)yxOyzY Y0 0=90=90, ,出現(xiàn)極點(diǎn)出現(xiàn)極點(diǎn)yxOyzY Y0 09090, ,出現(xiàn)有害區(qū)出現(xiàn)有害區(qū)二、拋物面天線的口徑場(chǎng)二、拋物面天線的口徑場(chǎng)25不同，饋源方向圖相同時(shí)口徑場(chǎng)分布不同，饋源方向圖相同時(shí)口徑場(chǎng)分布/fD相同，饋源方向圖不同時(shí)口徑場(chǎng)分布相同，饋源方向圖不同時(shí)口徑場(chǎng)分布/fD1、饋源方向圖、饋源方向圖相同，拋物面天相同，拋物面天線的幾何結(jié)構(gòu)參線的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù) 不同不同/fD2 2、饋源方向圖不同、饋源方向圖不同, , 但拋物面天線的幾何結(jié)但拋物面天線的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)相同構(gòu)參數(shù)相同/fD二、拋物面天線的口徑場(chǎng)二、拋物面天線的

16、口徑場(chǎng)26拋物柱面天線拋物柱面天線設(shè)線元的功率方向函數(shù)為設(shè)線元的功率方向函數(shù)為: ,fffGxGGx 120rffjkfPGGxEeLrr拋物柱面口徑場(chǎng)為同相場(chǎng)拋物柱面口徑場(chǎng)為同相場(chǎng) 120,rffjk fLsPGGxExeLr21 cosfr 拋物面增益因子為拋物面增益因子為 2/200/21/2sec82LffLGgctgGdLzyMNOzfLY Y0 0QDrP-1-0.50.510.20.40.60.811）漸削分布的圓形口徑）漸削分布的圓形口徑 口徑場(chǎng)振幅分布可近似為自口徑中心向邊緣漸削的分口徑場(chǎng)振幅分布可近似為自口徑中心向邊緣漸削的分布，且口徑場(chǎng)分布接近于軸向?qū)ΨQ，只是布，且口徑場(chǎng)

17、分布接近于軸向?qū)ΨQ，只是 或或r r的函的函數(shù)而不是數(shù)而不是 的函數(shù)的函數(shù) 口徑場(chǎng)的分布是口徑場(chǎng)的分布是21 ()naEaarrrn=0n=1n=2-1-0.500.51u-1-0.500.51v00.250.50.751f-1-0.500.51un=1n=31 1、拋物面遞減分布、拋物面遞減分布三三. 拋物面天線的輻射場(chǎng)拋物面天線的輻射場(chǎng)1、求圓口徑場(chǎng)的一種有效方法、求圓口徑場(chǎng)的一種有效方法漸削圓口徑分布的特性漸削圓口徑分布的特性 nBW0.5 rad副瓣電平副瓣電平dB 口徑漸消口徑漸消效率效率e e1 歸一化方向函數(shù)歸一化方向函數(shù)分布分布0-17.61.00均勻均勻1-24.60.75漸

18、消漸消2-30.60.55平方漸消平方漸消1.022a1.272a1.472a 12sinsinJaFa 228sin(sin )JaFa 3348sin(sin )JaFa21 ()naEaarrr11121 !sin,sinnnnnJaFna2124uDae-1-0.50.510.20.40.60.81n=0n=1n=22 2）臺(tái)階漸削的圓形口徑）臺(tái)階漸削的圓形口徑 前面的分析口徑場(chǎng)在口徑邊緣是前面的分析口徑場(chǎng)在口徑邊緣是0如果口徑邊緣場(chǎng)不到如果口徑邊緣場(chǎng)不到0，而是在，而是在01之間的之間的C，那，那么會(huì)是什么結(jié)果呢？么會(huì)是什么結(jié)果呢？2(1) 1naECCarr 1,0,1, ,11C

19、CFnFnnFn CCCn-1-0.50.510.20.40.60.81n=0n=1n=2C=0.2三三. 拋物面天線的輻射場(chǎng)拋物面天線的輻射場(chǎng) 臺(tái)階漸削的圓形口徑性能對(duì)比臺(tái)階漸削的圓形口徑性能對(duì)比邊緣邊緣電平電平n=1n=1n=2n=2C（dB） CBW0.5 rad 副瓣電副瓣電平平dB 效率效率BW0.5 rad 副瓣電副瓣電平平dB 效率效率-8-80.3980.398-21.5-21.50.9420.942-24.7-24.70.9180.918-10-100.3160.316-22.3-22.30.9170.917-27-270.8770.877-12-120.2510.251-2

20、2.9-22.90.8930.893-29.5-29.5 0.834 0.834-14-140.20.2-23.4-23.40.8710.871-31.7-31.70.7920.792-16-160.1580.158-23.8-23.80.850.85-33.5-33.50.7540.754-18-180.1260.126-24.1-24.10.8330.833-34.5-34.50.7190.719-20-200.10.1-24.3-24.30.8170.817-34.7-34.70.690.691 .1 22 a1.142a1.162a1.172a1.192a1.202a1.212a1.1

21、72a1.202a1.232a1.262a1.292a1.322a1.142a三三. 拋物面天線的輻射場(chǎng)拋物面天線的輻射場(chǎng) 2 2）臺(tái)階漸削的圓形口徑舉例）臺(tái)階漸削的圓形口徑舉例 1.520.2150.785 1aEarr cos 02( )0 2fG-1-0.50.510.20.40.60.81n=1.5n=2C=0.215三三. 拋物面天線的輻射場(chǎng)拋物面天線的輻射場(chǎng) 20.824DG00.56926.9BWDFSLLdB 32四、四、拋物面天線的增益拋物面天線的增益 討論拋物面天線的增益，就是要研究如何以最小的口徑尺寸討論拋物面天線的增益，就是要研究如何以最小的口徑尺寸去得到最大的增益問(wèn)題

22、，也就是要研究拋物面天線的效率問(wèn)題去得到最大的增益問(wèn)題，也就是要研究拋物面天線的效率問(wèn)題。 222444pDGA ggAtscrphxgeeee e1 1、天線效率、天線效率 它包括饋源、反射面的導(dǎo)體損耗和介質(zhì)損耗；它包括饋源、反射面的導(dǎo)體損耗和介質(zhì)損耗；2 2、口徑漸削效率、口徑漸削效率 它是因?yàn)榭趶綀?chǎng)振幅分布不均勻引起的。它是因?yàn)榭趶綀?chǎng)振幅分布不均勻引起的。3322()sStSSE dSSE dSe160( )SrfEPGr2cos ()2fr2324sin/cos22ssdsdfdrr22014()42SDf tg2 2、口徑漸削效率的計(jì)算、口徑漸削效率的計(jì)算 四、四、拋物面天線的增益拋

23、物面天線的增益 sinsrrOzFr rY Yy34OzFr rY Yy yxr rs四、四、拋物面天線的增益拋物面天線的增益 0022000( )()2()21( )sin2ftfGtgdctgGde 大多數(shù)饋源的增益函數(shù)可表示為大多數(shù)饋源的增益函數(shù)可表示為 022021002(1)|1()22ntnncotcostandcose01 1、當(dāng)饋源方向圖一定時(shí)（即、當(dāng)饋源方向圖一定時(shí)（即n n一定），隨一定），隨 的增加，口徑漸削的增加，口徑漸削效率下降效率下降 ； 2 2、 一定時(shí)，一定時(shí)，n n增加，即饋源方向圖愈窄，口徑漸削效率增加，即饋源方向圖愈窄，口徑漸削效率 亦下亦下降。降。00t

24、e四、四、拋物面天線的增益拋物面天線的增益 21 cos 02( )0 2nfnG拋物面天線拋物面天線 與與 的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線 te0363 3、截獲效率、截獲效率 sese饋源投射到反射面上的輻射功率饋源總輻射功率2001( )( )sin4rrffPP Gdd 000( )sin( )sinfsfGdGd e 101cosnse 故截獲效率的一般計(jì)算公式為：故截獲效率的一般計(jì)算公式為：四、四、拋物面天線的增益拋物面天線的增益 37010203040506070809000.10.20.30.40.50.60.70.80.918、6、4、2 拋物面天線拋物面天線 與與 的關(guān)系曲線的關(guān)系曲

25、線 se0當(dāng)當(dāng)n=2，4，6，8時(shí)時(shí)由圖可見(jiàn)，當(dāng)饋源給定時(shí)（即由圖可見(jiàn)，當(dāng)饋源給定時(shí)（即n給定），口徑張角愈大，則截給定），口徑張角愈大，則截獲效率愈高。獲效率愈高。0se四、四、拋物面天線的增益拋物面天線的增益 03800.250.50.7511.251.500.20.40.60.8三個(gè)圖的對(duì)比00.250.50.7511.251.50.20.40.60.8100.250.50.7511.251.500.20.40.60.81n=2n=4n=6n=8tsg = ee增增益益因因子子口徑漸消效率口徑漸消效率e et t口徑截獲效率口徑截獲效率e et t四、四、拋物面天線的增益拋物面天線的增益

26、 tsgee3902200|( )|22fgcotGtandtsgee拋物面天線的拋物面天線的 曲線。曲線。 0g在不考慮其它因素對(duì)拋物面天在不考慮其它因素對(duì)拋物面天線增益的影響時(shí)，增益因子：線增益的影響時(shí)，增益因子： 結(jié)論：結(jié)論：（1）n一定，即饋源方向圖確定時(shí)，一定，即饋源方向圖確定時(shí)，可以找到一付增益因子為最大的拋物可以找到一付增益因子為最大的拋物面天線。此時(shí)拋物面天線的半張角稱面天線。此時(shí)拋物面天線的半張角稱為最優(yōu)張角為最優(yōu)張角 ；（2）不論）不論n等于幾，最大的增益因子等于幾，最大的增益因子均大約為均大約為0.83；（3）饋源的方向圖愈窄（）饋源的方向圖愈窄（n愈大），愈大），對(duì)應(yīng)最

27、大增益因子的最優(yōu)張角應(yīng)愈??；對(duì)應(yīng)最大增益因子的最優(yōu)張角應(yīng)愈??；opt四、四、拋物面天線的增益拋物面天線的增益 40例：一例：一10米拋物面天線工作于米拋物面天線工作于3GHz，f/D=0.5,饋源方向圖饋源方向圖是圓對(duì)稱的，是圓對(duì)稱的， 試求：試求：口徑效率；口徑效率；方向性系數(shù)方向性系數(shù)截獲效率和遞減效率截獲效率和遞減效率四、四、拋物面天線的增益拋物面天線的增益 26cosfG012arc53.134/tgfD02200|( )|0.7522fgcotGtand20.751007402248.69DdB53.1320/220cossin0.784cossinsdd e 0.75/0.7840

28、.9566te41拋物面天線邊緣的最佳照射電平：拋物面天線邊緣的最佳照射電平： i220Pg11S=E E=60Pg42rr拋物面頂點(diǎn)拋物面頂點(diǎn) 1E 0 =60Pg 0r口徑邊緣口徑邊緣 00201E=60Pgsec2f拋物面口徑邊緣與口徑中心的電場(chǎng)之比為拋物面口徑邊緣與口徑中心的電場(chǎng)之比為 02020000EcoscosE 02E20lg10 lgcos40lgcosE 02nL dBn四、四、拋物面天線的增益拋物面天線的增益 OzY Y0 04213210792拋物面天線邊緣最佳照射電平拋物面天線邊緣最佳照射電平N246最佳照最佳照射射LdB-10.87-10.99-10.93實(shí)際工作中

29、，拋物面天線的半功率波瓣寬度和副瓣電平實(shí)際工作中，拋物面天線的半功率波瓣寬度和副瓣電平可按下列公式近似計(jì)算可按下列公式近似計(jì)算:0.5(70 75 )16 19BWDSLLdB四、四、拋物面天線的增益拋物面天線的增益 1、實(shí)際饋源方向圖并不完全圓對(duì)稱、實(shí)際饋源方向圖并不完全圓對(duì)稱2、實(shí)際饋源口徑場(chǎng)有交叉極化、實(shí)際饋源口徑場(chǎng)有交叉極化3、饋源在后向有輻射、饋源在后向有輻射20.5 0.6DG000.5(70 75 )BWD影響拋物面天線方向性的因素：影響拋物面天線方向性的因素：1 1、饋源、饋線以及支撐桿對(duì)拋物面天線口徑的遮擋效率；、饋源、饋線以及支撐桿對(duì)拋物面天線口徑的遮擋效率；2 2、實(shí)際制

30、造出的拋物面天線必然存在制造公差，隨機(jī)效率、實(shí)際制造出的拋物面天線必然存在制造公差，隨機(jī)效率3 3、饋源沒(méi)有確定的相位中心；、饋源沒(méi)有確定的相位中心；4 4、饋源未放置在焦點(diǎn)，出現(xiàn)橫向或縱向偏焦效應(yīng)；、饋源未放置在焦點(diǎn)，出現(xiàn)橫向或縱向偏焦效應(yīng)；5 5、拋物面天線有交叉極化分量，極化效率、拋物面天線有交叉極化分量，極化效率四、四、拋物面天線的增益拋物面天線的增益 441 1、饋源、饋線以及支撐桿對(duì)拋物面天線口徑的遮擋效率；、饋源、饋線以及支撐桿對(duì)拋物面天線口徑的遮擋效率；2 2、實(shí)際制造出的拋物面天線必然存在制造公差，隨機(jī)效、實(shí)際制造出的拋物面天線必然存在制造公差，隨機(jī)效率率四、四、拋物面天線的

31、增益拋物面天線的增益 饋源以及支撐桿的的遮擋饋源以及支撐桿的的遮擋饋源以及支撐桿示意圖饋源以及支撐桿示意圖45饋源相位偏差饋源相位偏差1 1、饋源喇叭口徑上通常都有平方律相、饋源喇叭口徑上通常都有平方律相位偏差。位偏差。2 2、饋源的、饋源的E E面和面和H H面相位中心不重合。面相位中心不重合。3 3、饋源在安裝時(shí)沒(méi)有將相位中心置于、饋源在安裝時(shí)沒(méi)有將相位中心置于拋物面天線的焦點(diǎn)上，有一個(gè)橫向的移拋物面天線的焦點(diǎn)上，有一個(gè)橫向的移位。位。4 4、饋源在安裝時(shí)沒(méi)有將相位中心置于、饋源在安裝時(shí)沒(méi)有將相位中心置于拋物面天線的焦點(diǎn)上，有一個(gè)縱向的移拋物面天線的焦點(diǎn)上，有一個(gè)縱向的移位。位。四、四、拋

32、物面天線的增益拋物面天線的增益 ffxzx饋源橫向的移位饋源橫向的移位饋源縱向的移位饋源縱向的移位FF32.3!x 如果饋源 以如果饋源 以橫向偏焦的方式橫向偏焦的方式繞拋物面的軸線繞拋物面的軸線旋轉(zhuǎn)，則天線的旋轉(zhuǎn)，則天線的最大輻射方向就最大輻射方向就會(huì)在空間產(chǎn)生圓會(huì)在空間產(chǎn)生圓錐式掃描，擴(kuò)大錐式掃描，擴(kuò)大了搜索空間。了搜索空間。0四、四、拋物面天線的增益拋物面天線的增益 476、交叉極化效率、交叉極化效率2a2ax00 x2a22axay00Er,rdrd=Er,+ Er,rdrdeyE面面H面面x四、四、拋物面天線的增益拋物面天線的增益 48 1 1、拋物面天線的饋源類型、拋物面天線的饋源

33、類型 饋源饋源(Fee(Feedsds) )是拋物面天線的基本組成部分，為是拋物面天線的基本組成部分，為了保證天線性能良好，對(duì)饋源有以下基本要求：了保證天線性能良好，對(duì)饋源有以下基本要求：、饋源應(yīng)有確定的相位中心。、饋源應(yīng)有確定的相位中心。、饋源方向圖的形狀應(yīng)盡量符合最佳照射、饋源方向圖的形狀應(yīng)盡量符合最佳照射。、饋源應(yīng)有較小的體積，以減少其對(duì)拋物面的遮擋。、饋源應(yīng)有較小的體積，以減少其對(duì)拋物面的遮擋。、饋源應(yīng)具有一定的帶寬、饋源應(yīng)具有一定的帶寬、饋源的交叉極化分量必須很小、饋源的交叉極化分量必須很小、饋源應(yīng)有足夠的功率容量、饋源應(yīng)有足夠的功率容量五、拋物面天線的饋源五、拋物面天線的饋源49

34、饋源的形式很多，所有弱方向性天線都可作拋物面天線饋源的形式很多，所有弱方向性天線都可作拋物面天線的饋源。例如振子天線、喇叭天線、對(duì)數(shù)周期天線、螺旋的饋源。例如振子天線、喇叭天線、對(duì)數(shù)周期天線、螺旋天線等等。天線等等。（一）波導(dǎo)喇叭饋源（一）波導(dǎo)喇叭饋源五、拋物面天線的饋源五、拋物面天線的饋源50（二）、天線（波紋喇叭天線）（二）、天線（波紋喇叭天線）結(jié)構(gòu)圖輻射圖口徑輻射場(chǎng)五、拋物面天線的饋源五、拋物面天線的饋源（三）振子型饋源（三）振子型饋源五、拋物面天線的饋源五、拋物面天線的饋源52（四）、天線（波紋喇叭天線（四）、天線（波紋喇叭天線）標(biāo)量饋源圖五、拋物面天線的饋源五、拋物面天線的饋源53

35、反射面天線饋源的種類繁多，究竟采用哪一種饋源取決反射面天線饋源的種類繁多，究竟采用哪一種饋源取決于天線的工作頻段和其它特殊要求。在于天線的工作頻段和其它特殊要求。在UHFUHF頻段頻段，大量使用，大量使用偶極子作為饋源，在微波波段，多采用波導(dǎo)輻射器和小喇叭偶極子作為饋源，在微波波段，多采用波導(dǎo)輻射器和小喇叭天線，也有采用半波偶極子、縫隙天線、螺旋天線等。天線，也有采用半波偶極子、縫隙天線、螺旋天線等。 五、拋物面天線的饋源五、拋物面天線的饋源542、拋物面天線反射場(chǎng)對(duì)饋源的影響、拋物面天線反射場(chǎng)對(duì)饋源的影響五、拋物面天線的饋源五、拋物面天線的饋源對(duì)饋源反射系數(shù)的影響對(duì)饋源反射系數(shù)的影響10PP

36、 0020012010444ffefeffPGSfPGPSAAfGPPf04fGf OyFfdtr r消除拋物面反射波的影響的方法消除拋物面反射波的影響的方法 一、抵償法一、抵償法二、極化扭轉(zhuǎn)法二、極化扭轉(zhuǎn)法三、偏置饋源法三、偏置饋源法55五、拋物面天線的饋源五、拋物面天線的饋源頂片再輻射的功率為頂片再輻射的功率為 2202121204fEdP2022212024fEPGdEffOyFfdtr r頂片在饋源處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)頂片在饋源處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng) 、抵償法、抵償法4214fdtn20 fEE56五、拋物面天線的饋源五、拋物面天線的饋源二、極化扭轉(zhuǎn)法二、極化扭轉(zhuǎn)法三、偏置饋源法三、偏置饋源法 極化扭轉(zhuǎn)法是一種阻極化扭轉(zhuǎn)法是一種阻止反射波經(jīng)饋源進(jìn)入饋止反射波經(jīng)饋源進(jìn)入饋線的方法