抛物面天线
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• 馈源是一种弱方向性天线，可以是单个损 子或振子阵、单喇叭或多喇叭、槽缝天线、 螺旋天线等弱方向性天线。
• 它把高频电流或导波能量转变成电磁波辐 射能量并投射至抛物面上，而抛物面将投 射过来的球面电磁波沿抛物面轴线方向反 射出去，从而获得很强的方向性。
反射面
抛物面天线的几何关系
• 抛物线的定义： • 若有一点M(z，x)，在
抛物面天线的几何关系
由焦点F发出的任意 射线经反射后到达口 径所经过的波程为： MF+MP = MQ+MP
=f+L 可见此波程为常数。
L
抛物面天线的几何关系
MF+MP = f + L
此波程为常数，这 也说明各反射线到 达口径时具有相同 的相位。
抛物面的特性：
可将焦点发出的球
L
面波经其反射后变
换成平面波。
运动中一直保持与F和 准线的距离相等，则M 点的轨迹为抛物线。F 称为焦点，f称为抛物 线的焦距。
由定义得，MF=MQ 可得抛物线的一般方程：
抛物面天线的几何关系
由抛物线的性质可得
因此，若FM为入射线， 则MP必为反射线。 抛物面的特性： 可将焦点发出的任意方向的 波经其反射后变换成平行与 轴线的波。
E( ,)
j 1 cos 2r0
e j r0
S
Ey
xs , ys
e dx dy j ( xs sin cos ys sin sin ) ss
将抛物面天线口径场计算公式：EA
60Pr D0 F ()e j (hL)
代入上式可得抛物面天线的辐射场
方向性与增益
方向性与增益
• 由面天线的基础知识可知 图抛中物n面根天据线归的一n 方化向方系向数函为
抛物面天线的几何关系
抛物面天线的 主要几何参数： 焦距 f 口径 D
最大半张角 0
其中只有两个是独立的， 第三个已知的两个导出
f
0
D
抛物面天线的几何关系
x sin
z f cos
x2 z 变换可得
2f f 1 cos cos2 ( / 2)
由图易知
0
D
2 sin 0
代入上式可得 tan 0 D
• 口径场是经抛物面反射后，在抛物面 L 的口径上变成的平面波，故口径场的 振幅与反射场的振幅相等。
• 故口径场与馈源处振幅相等，只是存 在f + L的波程差，即只是相位比馈源 处落后β(f + L)。
• 因此，抛物面天线的口径场可以表示为
EA
60Pr D0 F ()e j (hL)
口径场分析
数越大F 表 示D馈co4源s22波A束v可越求窄，n
• A为天线口径面积，v为天 线口径面积利用系数。
• 口径面最大半张角0 越小，
口径面上的场强也就越均 匀，所以口径面积利用系 数v也就越大。
方向性与增益
G AD
4 2
AvA
4 2
Ag
g vA
A 为抛物面天线的截获效率，g为天线的增益因子
增益因子与抛物面半张角关系曲线
• 抛物面天线的口径场计算公式： L
EA
60Pr D0 F ()e j (hL)
• 用不同馈源的方向性函数代入式 即可求出抛物面天线的口径场
口径场分析
辐射场分析
设某天线的口径面上的
电、磁场分布为 Ey (xs , ys ) 、H x (xs , ys )，那么在空间
某点 M (r0, ,) 的辐射场 为
2 4f
口径场分析
• 要讨论抛物面天线的辐射场和方向性，必须 先求出它的口径场，即先讨论内场问题。
若放在焦点的馈源的方向性系数 D0
方向性函数为 F ()
则在最大辐射方向电场 Em
60Pr D0
馈源任意方向的辐射场 E EmF()
60Pr D0 F ()
口径场分析
• 抛物面可认为是由理想导体制成，故 可认为入射场和反射场的振幅相等。
抛物面天线简介
• 抛物面天线是广泛应用的一种反射面天线。 它根据微波的似光性仿照探照灯的结构组成。
抛物面天线特点
• 方向性强 • 增益高
抛物面天线的组成
• 抛物面天线由馈源和抛物面反射器构成。 天线的反射面由形状为抛物面的导体表面 或导体栅网构成，在抛物面的焦点上放置 馈源。
馈 源
反 射 面
馈源
• n一定时获得最大增益 的半张角称为最优张
角 opt
• 不论n等于几，最大增 益因子均约为0.83
• n越大，最优张角越小
g
文献阅读
Silver's values Optimisation values
Optimisation values
来自百度文库
• f=500mm D=383mm • 中心频率12GHz
• 它把高频电流或导波能量转变成电磁波辐 射能量并投射至抛物面上，而抛物面将投 射过来的球面电磁波沿抛物面轴线方向反 射出去，从而获得很强的方向性。
反射面
抛物面天线的几何关系
• 抛物线的定义： • 若有一点M(z，x)，在
抛物面天线的几何关系
由焦点F发出的任意 射线经反射后到达口 径所经过的波程为： MF+MP = MQ+MP
=f+L 可见此波程为常数。
L
抛物面天线的几何关系
MF+MP = f + L
此波程为常数，这 也说明各反射线到 达口径时具有相同 的相位。
抛物面的特性：
可将焦点发出的球
L
面波经其反射后变
换成平面波。
运动中一直保持与F和 准线的距离相等，则M 点的轨迹为抛物线。F 称为焦点，f称为抛物 线的焦距。
由定义得，MF=MQ 可得抛物线的一般方程：
抛物面天线的几何关系
由抛物线的性质可得
因此，若FM为入射线， 则MP必为反射线。 抛物面的特性： 可将焦点发出的任意方向的 波经其反射后变换成平行与 轴线的波。
E( ,)
j 1 cos 2r0
e j r0
S
Ey
xs , ys
e dx dy j ( xs sin cos ys sin sin ) ss
将抛物面天线口径场计算公式：EA
60Pr D0 F ()e j (hL)
代入上式可得抛物面天线的辐射场
方向性与增益
方向性与增益
• 由面天线的基础知识可知 图抛中物n面根天据线归的一n 方化向方系向数函为
抛物面天线的几何关系
抛物面天线的 主要几何参数： 焦距 f 口径 D
最大半张角 0
其中只有两个是独立的， 第三个已知的两个导出
f
0
D
抛物面天线的几何关系
x sin
z f cos
x2 z 变换可得
2f f 1 cos cos2 ( / 2)
由图易知
0
D
2 sin 0
代入上式可得 tan 0 D
• 口径场是经抛物面反射后，在抛物面 L 的口径上变成的平面波，故口径场的 振幅与反射场的振幅相等。
• 故口径场与馈源处振幅相等，只是存 在f + L的波程差，即只是相位比馈源 处落后β(f + L)。
• 因此，抛物面天线的口径场可以表示为
EA
60Pr D0 F ()e j (hL)
口径场分析
数越大F 表 示D馈co4源s22波A束v可越求窄，n
• A为天线口径面积，v为天 线口径面积利用系数。
• 口径面最大半张角0 越小，
口径面上的场强也就越均 匀，所以口径面积利用系 数v也就越大。
方向性与增益
G AD
4 2
AvA
4 2
Ag
g vA
A 为抛物面天线的截获效率，g为天线的增益因子
增益因子与抛物面半张角关系曲线
• 抛物面天线的口径场计算公式： L
EA
60Pr D0 F ()e j (hL)
• 用不同馈源的方向性函数代入式 即可求出抛物面天线的口径场
口径场分析
辐射场分析
设某天线的口径面上的
电、磁场分布为 Ey (xs , ys ) 、H x (xs , ys )，那么在空间
某点 M (r0, ,) 的辐射场 为
2 4f
口径场分析
• 要讨论抛物面天线的辐射场和方向性，必须 先求出它的口径场，即先讨论内场问题。
若放在焦点的馈源的方向性系数 D0
方向性函数为 F ()
则在最大辐射方向电场 Em
60Pr D0
馈源任意方向的辐射场 E EmF()
60Pr D0 F ()
口径场分析
• 抛物面可认为是由理想导体制成，故 可认为入射场和反射场的振幅相等。
抛物面天线简介
• 抛物面天线是广泛应用的一种反射面天线。 它根据微波的似光性仿照探照灯的结构组成。
抛物面天线特点
• 方向性强 • 增益高
抛物面天线的组成
• 抛物面天线由馈源和抛物面反射器构成。 天线的反射面由形状为抛物面的导体表面 或导体栅网构成，在抛物面的焦点上放置 馈源。
馈 源
反 射 面
馈源
• n一定时获得最大增益 的半张角称为最优张
角 opt
• 不论n等于几，最大增 益因子均约为0.83
• n越大，最优张角越小
g
文献阅读
Silver's values Optimisation values
Optimisation values
来自百度文库
• f=500mm D=383mm • 中心频率12GHz