(整理)经典雷达资料-第6章__反射面天线 (2)

第6章反射面天线
Helmut E. Schrank
Gary E. Evans
Daniel Davis
6.1 引言
天线的作用
雷达天线的基本作用是实现电磁波的自由空间传播和导波传播之间的转换。

发射期间天线的特定功能是将辐射能集中到具有某种形状的定向波束内，以照射指定方向的目标。

接收期间天线收集目标反射的回波信号能量并将之送往接收机。

因此，在以发射方式和接收方式工作时，雷达天线起到互易的，然而是相互关联的作用。

在两种方式或者作用中主要的目的都是要精确确定目标的方向角。

为实现此目的，需要有高度定向的（窄的）波束，从而不仅达到所需的角精度，而且能够分辨相互靠得很近的目标。

雷达天线的这一重要特性可以定量的用波束宽度来表示，也可以表示为发射增益和有效接收孔径。

后两个参量相互成正比，并且与检测距离和角精度有直接关系。

许多雷达都设计成工作在微波频率，这时用适当物理尺寸的天线就能获得窄的波束宽度。

以上雷达天线的功能性描述意味着一副天线既用于发射，又用于接收。

虽然大多数雷达系统都是这样工作的，但是也有例外，如一些单基地雷达采用收发分离的天线，当然，双基地雷达按定义必定是收发分离的天线。

在这一章中，重点介绍较常用的单部天线，特别是广泛使用的反射面天线。

相控阵天线的内容参见第7章。

波束扫描与目标跟踪
由于雷达天线一般具有定向波束，大范围的角度覆盖要求窄波束快速往复地在空域内扫描，以保证不论目标在哪个方向上都能探测到。

这就是警戒雷达或搜索雷达的功能。

有些雷达系统设计成一旦探测到目标便可进行跟踪，这种跟踪功能要求专门设计与警戒雷达天线不同的天线。

在某些雷达系统中，特别是在机载雷达中，将天线设计成既具有搜索又有跟踪的功能。

测高
大多数警戒雷达都是二维坐标的，只测定目标的距离和方位坐标。

在早期的雷达系统中，另外的测高天线通过机械俯仰摆动来测量第三个坐标，即仰角，由此计算出空中目标的高度。

现在设计的3D雷达采用一副天线测量所有三个坐标，例如，一部天线在接收方式工作时在俯仰方向形成多个堆积波束，而在发射方式工作时形成宽覆盖的垂直波束。

这些波束在水平方向同样窄，但垂直堆积接收波束可以用两个相邻的交叠波束测量回波振幅来确定目标的仰
角。

天线的分类
雷达天线可以分为两大类，光学天线和阵列天线。

顾名思义，光学天线是基于光学原理的，它包含两个子类，即反射面天线和透镜天线。

反射面天线仍然广泛应用于雷达中，而透镜天线虽然仍用于一些通信和电子战（EW）场合，但已经不再用于现代雷达系统中。

为了减少篇幅，透镜天线将不在本书中详细讨论。

但第一版中关于透镜天线的参考资料仍保留在本章末的参考资料中。

6.2 基本原理和参量
本节简述天线的基本原理，着重介绍对雷达系统设计师有用的术语的定义。

为了给雷达系统选择最佳类型的天线，系统设计师应该对将要选择的各种类型天线的基本性能特征有清楚的认识[1]，包括反射面天线（在本章讨论）和相控阵天线（在第7章讨论）之间的选择，还有用相控阵列馈电的反射面天线。

虽然本章着重讨论反射面天线，但是本节讨论的许多基本原理适用于所有的天线。

对任何天线，必须考虑的三个基本参量包括：
∙增益（和有效孔径）
∙辐射方向图（包括波束宽度、副瓣）
∙阻抗（电压驻波比或VSWR）
其他的基本考虑还有互易性和极化，它们将在本节做简要介绍。

互易性
大多数雷达系统都采用一副天线，既用于发射，又用于接收，而且大部分这样的天线都是互易性设备，其含义是它们的性能参量（增益、方向图、阻抗）在两种工作方式下是一样的。

这一互易性原理[2]允许天线既可以看成是发射设备，又可看成是接收设备，由具体讨论时哪个更方便而定。

这也允许在任何一种工作方式下测试天线（参见6.10节）。

非互易雷达天线的例子是使用了非互易的铁氧体元件的相控阵天线，收发模块中含放大器的有源阵列天线和3D（距离、方位和仰角）雷达的测高天线。

后者的代表是AN/TPS—43雷达[3]，它在接收时采用在仰角上堆积的几个交叠波束，在发射时采用一个宽仰角波束。

在水平方向上波束都一样窄。

必须分别测试这些非互易天线的发射特性和接收特性。

增益、方向性系数和有效孔径
术语天线增益用来描述一副天线将能量聚集于一个窄的角度范围（方向性波束）的能力。

天线增益的两个不同却相关的定义是，方向增益和功率增益。

前者通常称做方向性系数，后者常称为增益。

清楚地理解两者之间的区别是非常重要的。

方向性系数（方向性增益）定义为最大辐射强度（每立体弧度内的瓦数）与平均辐射强度之比，即
π
==4/辐射的总功率率每立体弧度内的最大功平均辐射强度最大辐射强度D G （6.1） 也可以用远场距离R 处的最大辐射功率密度（每平方米的瓦数）与同一距离上的平均密度之比表示，即
2max 24/4/R
P P R G t D π=π=辐射的总功率最大辐射功率密度 （6.2） 因此，方向性系数定义就是指，实际的最大辐射功率密度比辐射功率为各向同性分布时的功率密度强多少倍。

注意，这个定义不包含天线中的耗散损耗，只与辐射功率的集中有关。

增益（功率增益）包含天线的损耗，并且用天线输入端收到的功率P 0来定义，而不用辐射功率P t ，即
20max 24/4/R
P P R G π=π=收到的总功率最大辐射功率密度 （6.3） 对于实际的（非理想的）天线，辐射功率P t 等于收到功率P 0乘以天线辐射效率因子η，
0P P t η= （6.4）
例如，若一个典型天线的耗散损耗为1.0 dB ，则79.0=η，即输入功率的79%被辐射。

其余部分)1(η-或21%，被转化为热能。

对反射面天线，大部分的损耗都发生在连接到馈源的传输线上，并能够做到小于1 d B 。

比较式（6.2）、式（6.3）和式（6.4），求得增益和方向性系数之间有如下的简单关系：
D G G η= （6.5）
因此，除理想无耗天线（η=1.0, G =G D ）外，天线增益总是小于方向性系数。

方向性系数-波束宽度间的近似关系
天线方向性系数与波束宽度间有如下近似的且非常有用的关系（参见2.3节）：
el
az 40000B B G D ≈ （6.6） 式中，B az 和B el 分别为主平面内的方位和俯仰半功率波束宽度（单位为︒）。

这一关系与方向性系数为46 dB 的1︒×1︒笔形波束等价。

由这一基本组合，其他天线的近似方向性系数可以很快求出，例如，与1︒×2︒波束对应的方向性系数是43 dB ，因为波束宽度加倍对应的方向性系数下降3 d B 。

类似地，2︒×2︒波束对应40 dB ，1︒×10°波束对应36 dB 的方向性系数，依次类推。

将每次波束宽度的变化都转换成分贝，方向性系数也做相应的调整。

但这一关系不适用于赋形（如余割平方）波束。

有效孔径
天线的孔径是它在与主波束方向垂直平面上的投影的实际面积。

有效孔径的概念在分析天线工作于接收方式时是很有用的。

对面积为A ，工作波长为λ的理想（无耗）、均匀照射孔径，方向性增益为
2/4λA G D π= （6.7）
上式表示孔径A 可提供的最大增益，并意味着天线有理想的同相位、等振幅的分布。

为了减小方向图的副瓣，天线通常并不是均匀照射，而是渐变照射（孔径中心最大，边缘较小）的。

这时，天线的方向性增益比式（6.7）给出的要小，即
2/4λe D A G π= （6.8）
式中，A e 是天线的有效孔径或捕获面积，等于几何孔径与一个小于1的因子ρa （称为孔径效率）的乘积：
A A a e ρ= （6.9）
最好将孔径效率称为孔径效能，因为它不包括转化为热能的RF 功率，也就是说，它不含耗散效应，而只是给定孔径被利用的有效程度的量度。

比如说，孔径效率为50%（ρa =0.5）的天线比均匀照射孔径的增益低3 d B ，但并不是耗散了一半的功率。

有效孔径表示一个均匀照射孔径，该孔径比实际的非均匀照射孔径小，但具有相同的增益。

有效孔径是一个面积，与入射功率密度相乘后可给出天线的接收功率：
e i r A P P = （6.10）
辐射方向图
电磁能在三维角空间中的分布表示成相对（归一化）基础上的曲线时，称为天线辐射方向图。

这种分布可用各种方式绘制成曲线，如极坐标或直角坐标、电压强度或功率密度、单位立体角内功率（辐射强度）等。

图6.1所示为典型的圆孔径天线的方向图，该图将等距离上的对数功率密度（垂直坐标用分贝计）与方位角和俯仰角的关系绘制在直角坐标系中。

方向图的主瓣（或主波束）是笔形波束（圆截面），四周是较小的瓣，通常称为副瓣。

角坐标的原点取在主瓣峰值方向，通常称为天线的电基准轴。

电基准轴可与天线的机械轴（即对称轴，有时称为视轴）重合，也可以不重合。

若两者不重合（常常是无意的），其角度差称为视轴误差，在测量目标方向时必须考虑这种误差。

图6.1（a ）所示为天线方向图的三维特性，以这种形式绘制方向图需要大量的数据。

同样的数据也能够绘制成等功率电平轮廓线图，如图6.1（c ）所示。

这些轮廓线图是一系列水平面与三维方向图在不同的功率电平处的交线，对显示功率的角空间分布是很有用的。

在大多数情况下，用二维方向图就足够了，且测量和绘制起来比较方便。

例如，如果将图6.1（a ）的方向图与通过波束峰值和0︒方位的垂直面相截，则得到方向图的二维切片或“切割”，称为主平面垂直方向图，如图6.1（b ）所示。

用与第一个平面垂直或正交的平面（含峰值和0︒仰角）做类似的切割，得到所谓的方位方向图，它也是一个主平面截面，因为其中包含波束峰值，也包含一个角坐标轴。

这些主平面有时也称为基本平面。

其他通过波束峰值的所有垂直平面则称为基本间平面。

为了描述天线的方向性能，有时需要测量和绘制±45︒基本间平面内的方向图，然而对于大多数情形只需绘制方位和俯仰方向图就足够了，或者说用两个包含波束轴的平面切割对三维方向图采样就足够了（且经济得多）。

术语方位和俯仰意味着以地面为参考坐标，这并不总是可行的，尤其是对机载或天基（星基）系统。

通常，天线的更通用的一对主平面是线性极化天线的所谓E 面和H 面。

其中，E 面方向图是包含天线辐射的E 场（电矢量）方向的主平面，由于H 面与之正交，故包含H 场（磁矢量）方向。

这两个主平面不依赖基于地面的方向（如方位和俯仰），故被广
泛应用。

图6.1 典型的笔形波束方向图：
（a）整个方向图的三维直角坐标曲面图；（b）主平面垂直方向图；
（c ）等强度（等照射）线（由美国海军研究实验室的D. Dhoward 提供）
应该注意的是，对三维方向图的采样不限于上述平面切割。

从测量技术的观点看，有时取锥形切割是有意义且方便的，也就是用以天线的电轴（或机械轴）为中心取不同角宽度的角锥来截三维方向图。

图6.1（b ）中所示的典型的二维方向图常常绘制在直角坐标系中，垂直轴用分贝表示。

至今，这是绘制方向图时最广泛采用的形式，因为它清楚地提供方向图的细节，并具有很宽的电平动态范围。

但是，也有用其他形式的，如图6.2所示。

图中示出同一(sin x )/x 方向图的4种形式：（a ）相对电压（强度）的极坐标曲线；（b ）电压的直角坐标曲线；（c ）相对功率（密度）的直角坐标曲线；（d ）对数功率（用分贝表示）的直角坐标曲线。

图6.2（a ）、（b ）和（c ）中的线性电压和功率刻度不适合显示方向图中的低电平细节，而图6.2（d ）便于“看清”整个方向图。

当然，极坐标方向图也能够在径向用分贝绘制，但是，低电平细节被压缩在方向图的中心附近使可视性很差。

图6.2说明常采用直角坐标分贝方向图的原因。

波束宽度
天线方向图的主要特征之一是主瓣的波束宽度，即它的角宽度。

由于主瓣是连续函数，它的宽度从峰值到零点（或最小点）是不一样的。

最频繁使用的是半功率波束宽度（HPBW ），在图6.2（a ）和（b ）中，它出现在0.707相对电压处，在图6.2（c ）中出现在0.5相对功率处，在图6.2（d ）中的3 dB 处。

有时也要规定或测量其他的波束宽度，如十分之一功率（10 dB ）波束宽度或零点间波束宽度。

但如果没有特殊说明，简单的术语波束宽度即指半功率（3 dB ）波束宽度。

半功率波束宽度也常用做天线的分辨力的量度，因此，如果等距离处的两个目标能够通过半功率波束宽度分开，就说明这两个目标在角度上是可以分辨的。

天线的波束宽度与天线孔径的大小有关，也与孔径上的振幅和相位分布有关。

对给定的分布，波束宽度（对特定的平面切割）与用波长表示的该平面内的孔径尺寸成反比，即半功率波束宽度可表示为
D K D K /)//(HPBW λλ== （6.11）
式中，D 为孔径的尺寸；λ为自由空间的波长；K 是被称为波束宽度因子的比例常数。

每一振幅分布（假定为线性相位分布）都有其相应的波束宽度因子，它既可用弧度，也可用度来表示。

副瓣
主瓣（主波束）区域以外，天线辐射方向图常常由大量较小的波瓣组成，其中靠近主波束的那些是副瓣。

然而，通常的做法是将所有较小的波瓣统称为副瓣，其中靠近主波束的称为头几个副瓣。

偏离主瓣180︒左右的较小的波瓣称为背瓣。

雷达系统的问题可能源于副瓣。

发射方式时，副瓣表示辐射功率的浪费，也就是辐射照射到其他方向而不是预期的主波束方向；接收方式时，它们使能量从不希望的方向进入系统。

例如，探测低空飞行目标的雷达能够通过副瓣接收到很强的地物回波（杂波），它能够掩盖低RCS 目标通过主瓣进入的弱回波，同时，来自友方源的无意干扰信号（电磁干扰或EMI ）和/或来自非友方源的有意干扰能够通过副瓣进入。

因此，常常（但并不总是）将雷达天线的副瓣
设计得尽可能低（兼顾其他需要考虑的因素），以便使上述问题最小。

（注意：存在不需要使副瓣尽可能小的系统，例如，为了使主瓣杂波或干扰尽可能小，系统容许其天线副瓣稍高一些，以获得最窄的主瓣零功率宽度。

）
图6.2 同一(sin x)/x方向图的各种表示形式
为了获得低副瓣，天线孔径的振幅分布必须设计成渐变的。

对给定的天线增益，这意味着必须采用较大的天线孔径。

反之，对给定的天线尺寸，较低的副瓣意味着较低的增益和相应较宽的波束宽度。

考虑副瓣、增益和波束宽度间的最佳折中（权衡）对选择或设计雷达天线是重要的。

第7章的图7.23为Taylor最佳振幅分布[4][5]时的这种权衡关系。

Taylor振幅分布广泛用于雷达天线的副瓣抑制。

一组曲线是对矩形（线性）孔径的，另一组是对圆Taylor 分布的。

天线方向图的副瓣电平可以用几种方法表述。

最通用的表述是相对副瓣电平，它定义为最大副瓣峰值电平与主瓣峰值电平之比。

例如，“-30dB副瓣电平”是指用强度（辐射功率密度）表示时最大副瓣的峰值是主瓣峰值的千分之一（10-3或-30d B）。

副瓣电平也能用相对于各向同性天线的绝对电平来定量表示。

在上例中，如果天线增益是35dB，-30dB相对副瓣的绝对电平是+5dBi，即高于各向同性天线5dB。

对某些雷达系统，单个副瓣的峰值电平不如所有副瓣的平均电平重要。

特别是诸如机载预警与控制系统（AW ACS，用于E—3A）的机载“下视”雷达，它要求非常低的（超低）平均副瓣以抑制地杂波。

平均副瓣是一种功率平均（有时称为rms电平），通过对主瓣以外的所有副瓣的功率求积分，再表示成相对于各向同性天线的分贝值（dBi）而得到。

例如，如果辐射功率的90%在主波瓣中，则10%在所有的副瓣中，这对应于-10d Bi的平均副瓣电平。

如果主瓣中包括了辐射功率的99%，则平均副瓣电平是0.01或-20dBi。

超低平均副瓣电平定义为低于-20dBi，通过仔细的设计和加工已被实现。

描述副瓣电平的另一种方法（不常用，但有时很有意义）是采用中值电平，意义是有一半角空间的副瓣电平高于该电平值，另一半低于该电平值。

极化
天线的极化方向定义为电场（E场）矢量的方向。

许多现有雷达的天线是线极化的，常常为垂直极化或水平极化；虽然这些表示隐含以地面为参考，但对机载或卫星天线也很常用。

一些雷达使用圆极化，以便探测雨中的飞机等目标。

在这种情形下，任一固定观察点的E场的方向随时间而变化，在与传播方向垂直的固定平面内每RF周期描绘的轨迹是一个圆。

圆极化（CP）有两种可能的情况，右旋圆极化（RHCP）和左旋圆极化（LHCP）。

对于RHCP，电矢量相对于波离开观察点行进的方向呈顺时针方向旋转，而LHCP则按逆时针方向旋转。

RHCP和LHCP的这些定义能够用手说明：拇指指向传播方向，四指所握的方向即为E矢量旋转的方向。

由于互易性，设计成以某特定极化方式辐射的天线也能接收同样的极化。

最一般的极化是椭圆极化（EP），它可看成是不完全的CP，其E场的轨迹是椭圆，而不是圆。

Kraus的著作[6][7]深入浅出地讨论了极化。

还有一点对雷达天线很重要，即不仅要考虑辐射或接收什么极化，还要考虑极化纯不纯。

例如，精心设计的垂直极化天线也可能在某些方向（通常在偏离主波束的方向）辐射少量的与之正交的水平极化。

类似地，设计为RHCP的天线也辐射某些LHCP，它与RHCP 在数学上是正交的。

所希望的极化称为主极化（COPOL），而不希望的极化则称为交叉极化（CROSSPOL）。

极化纯度在副瓣区与主瓣区一样重要。

某些具有低COPOL副瓣的天线，如果设计不适当，就可能具有较高的CROSSPOL副瓣，这将引起杂波或干扰问题。

一副精心设计的天线，在主瓣区其CROSSPOL分量比COPOL至少低20dB，在副瓣区则低5～10 dB。

靠近天线的反射面，如飞机的螺旋桨或舰船的上层结构，能够影响天线的极化纯度，故应该抑制（控制）其影响。

6.3 天线的类型
反射面天线有各种各样的形状，相应地，照射表面的馈源也是各种各样，每种都用于特定的场合。

图6.3所示为最常用的几种，以后几节将详细论述。

图6.3（a）中的抛物面天线将焦点处的馈源的辐射聚焦成笔形波束，从而获得高的增益和小的波束宽度。

图6.3（b）中的抛物柱面天线在一个平面实现平行校正，但在另一平面允许使用线性阵列，从而使该平面内的波束能够赋形或可灵活控制。

使波束在一个平面内赋形的另一方法示于图6.3（c），图中的表面不再是抛物面。

这是一种较简单的结构，但由于孔径上只有波的相位变化，对波束形状的控制不如既可调整线性阵列的振幅又可调整其相位的抛物柱面灵活。

图6.3 反射面天线的常用类型：（a）抛物面天线；（b）抛物柱面天线；（c）赋形天线；
（d）堆积波束天线；（e）单脉冲天线；（f）卡塞格伦天线；（g）透镜天线
雷达设计师常常需要多个波束来实现空域覆盖或角度测量。

图6.3（d）示出多个不同位置馈源产生的一组不同角度的二次波束。

对增加馈源的两条限制是，它们离开焦点愈远，散焦愈严重，而且对孔径的遮挡增大。

更常见的多波束设计是图6.3（e）所示的单脉冲天线，顾名思义，它是用单个脉冲来确定角度的。

在该例中，第二个波束通常是差波束，它的零点正好在第一个波束的峰值处。

典型的多反射体系统是图6.3（f）中的卡塞格伦天线，它通过一次波束的赋形提供多一个自由度，并使馈源系统方便地置于主反射体的后面。

图示的对称配置存在明显的遮挡，但使用偏置配置预期能够实现更好的性能。

透镜天线（如图6.3（g）所示）不像它们以往那样流行，主要是由于相控阵天线可提供透镜天线曾经提供过的众多功能。

透镜主要是能避免遮挡，而遮挡在有大尺寸馈源系统的反射面天线中可能是不允许的。

各种类型的透镜均已被研究过[8]～[13]。

在现代天线设计中，这些基本类型的组合和变形被广泛应用，既是为了减少损耗和副瓣，
又是为了提供特定的波束形状和位置。

抛物反射面天线
抛物反射面天线的原理和设计参见其他文献[2]～
[4][14][15]。

它的基本几何关系如图6.4（a ）所示。

假定导体抛物反射面的焦距为f ，焦点F 处有一个馈源。

由几何光学原理可以证明，从F 入射到反射面的球面波经反射后变成沿+z 方向传播的平面波，如图6.4（b ）所示。

图6.4 抛物反射体的几何表示：（a ）几何关系（b ）工作特性
分析中两种有用的坐标系如图6.4（a ）所示。

在直角坐标系(x ,y ,z )中，顶点在原点(0，0，0)的抛物面方程为
f y x z 4/)(22+= （6.12）
在馈源为原点的球坐标系(ρ,ψ,ξ )中，抛物面方程为
2
sec 2ψ
ρf = （6.13） 这种坐标系对设计馈源方向图是有用的，例如，馈源至反射体边缘的张角可用下式求出： f D 4/2
tan
=ψ （6.14） 图6.5中将孔径角2ψ0绘制成f /D 的函数。

具有较长焦距的反射体较平坦，引起的极化畸变和偏轴波束畸变最小，它要求一次波束最窄，从而要求馈源最大。

例如，f /D =1.0的反射体要求的喇叭口尺寸近似为f /D =0.25的反射面要求的4倍。

大多数反射体的焦距f 都选在它的直径D 的0.25～0.5倍之间。

当设计馈源以特定的渐变方式照射反射体时，必须考虑至表面的距离ρ，因为球面波的功率密度是以1/ρ2下降的。

由馈源方向图及这一“空间锥削”的乘积可知，反射面边缘的电平低于反射体中心的，它的空间锥削用分贝表示为
22
)/4(1)/4(lg 20)dB (D f D f +=空间锥削 （6.15） 式（6.15）的关系如图6.6所示，它表明有意义的贡献出现在较小的焦距处。

在低副瓣应用中，振幅的衰减可与馈源方向图结合使用，以便获得特定形状的孔径边缘分布。

图6.5 抛物反射面边缘的张角
图6.6 来自馈源的球面波的扩展所产生的边缘衰减（空间损耗）
虽然反射面通常被画成圆，并被位于中心点的馈源圆对称照射，但也采用各种别的形状，如图6.7所示。

通常对水平和垂直波束宽度的要求是不同的，从而要求如图6.7（b）中的“橘
瓣形”或椭圆形反射面。

一旦副瓣电平减小到使馈源遮挡不可忍受的程度，就有必要采用偏置馈电（如图6.7（c）所示）。

即焦轴不再与反射面相交，但馈源依然处于所用的反射面部分的焦点处。

考虑到馈源至圆盘离馈源较远的边沿有较大的空间衰减，偏置抛物面的馈源必须对准所用反射面的面积中心之外，结果形成非对称照射。

图6.7 抛物反射面天线的外形轮廓：（a）圆；（b）椭圆；（c）偏置馈源；
（d）斜拐角；（e）方形拐角；（f）阶梯拐角
大多数抛物反射面具有圆拐角或斜拐角（如图 6.7（d）所示），以减小面积，特别是使需要转动的天线减小转矩。

所去掉的面积照射很弱，因此对增益的影响很小。

然而，圆和椭圆外形将使主平面外的所有角度均存在副瓣。

如果指定的低副瓣不在主平面内，可能就有必要保持方形拐角，如图6.7（e）所示。

抛物面天线至今仍然是许多雷达天线的基本形式，因为借助于最简单和最小的馈源，它可提供最大的有效增益和最小的波束宽度。

抛物柱面天线[2] [16] [17]
在通常情况下，俯仰或方位波束中有一个需可控或赋形，而另一个则不要。

由线源馈电的抛物柱面反射面能够以最适当的代价实现这一灵活性。

可以设想线源馈电的多种形式，从平行平板透镜到缝隙波导，乃至采用标准设计的相控阵[2]～[4]。

甚至在两个方向图均为固定形状的场合也用到抛物柱面天线，AN/TPS—63（如图6.8所示）就是一例，其中俯仰波束形状在水平面方向必须为陡峭的裙形，以便能工作在低仰角而不受地面反射的影响。

垂直阵列能够比等高度的赋形抛物面产生更陡峭的裙形，因为赋形抛物面将其高度的一部分用于高仰角覆盖。

这种阵列将高波束和低波束叠加在公用孔径上，从而使每一波束能利用全部高度。

基本的抛物柱面如图6.9所示，图中反射面的轮廓线是
z4/2
=（6.16）
y
f
馈源在焦线FF′上，反射面上的点相对于馈源中心的位置为x和ρ=f sec2(ψ/2)。

除空间衰。