15-抛物面天线 天线原理

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 ' r r cosy r(1 cosy ) 2 f
意味着焦点F发出的球面波反射后成为平面波。
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天线 Antennas
第15讲 抛物面天线
2014/4/16
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.cn
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第15讲内容
引言 旋转抛物面天线 卡塞格伦天线
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不同D/f 值时的主瓣宽度和旁瓣电平。随D/f 的变
小，口面张角y0变小，方向图的主瓣变窄，旁瓣 升高。
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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；
方向图近似为：E E0 cos2y 图b是一种宽带馈源。馈源的相位中心位于振子和
反射面之间，略靠近反射面。
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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。
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抛物面在直角坐标系的几何关系
x2 y2 4 fz 在极坐标系中：
y r siny , z f r cosy , r 2 f 1 cosy
旋转抛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。
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F为抛物面的焦点。 f 为抛物面的焦距。 y为从焦点发出的射线与轴线的夹角。y0为从焦点发出到抛物
面边缘的射线与轴线的夹角。 r为从焦点发出与抛物面交点的距离。 D=2R0为抛物面的口径直径。
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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10dB左右。
馈源及其支撑物对口面的遮挡应尽量小。
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15.1 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。
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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。
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令y=y0,则y=D/2为 口径面半径，可得：
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f D
1
4 tany 0
2
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 馈源需要照射的角度 2y0，据此设计馈源。