抛物面天线的工作原理.docx

抛物面天线的工作原理 普通抛物面天线的结构如图3-1所示馈源是一种弱方向性天线，安装在抛物面 前方的焦点位置上，故普通抛物面天线又称为前馈天线由馈源辐射出来的球面波 被抛物面往一个方向（天线轴向）反射，形成尖锐的波束，这种情况与探照灯极为相 似Illi图 3-1 普通抛物面天线的结构图 图 3-2 普通抛物面天线的几何关系图 抛物面是由抛物线绕它的轴线（z轴）旋转而成的，如图3-2所示在yoz 平面上，以F为焦点，O为顶点的抛物线方程为：相应的立体坐标方程为：为了便于分析，也可引入极坐标令极坐标系（P,V）的原点与焦点F2JP = ~―-—重合，则相应的旋转抛物面的方程可表示为：设D为抛物面口径的直径，2血为口径对焦点所张的角（简称口径张角），由上述关系式可导出决定抛物面口径张角的抛物面焦径比：焦径比的大小表征了抛物面的结构特征，f/D越大，口径张角越小，抛物面越 浅，加工就容易，但馈源离主反射面越远，天线的抗干扰能力就越差，反之亦然抛物面具有如下重要的几何光学特性：由焦点发出的各光线经抛物面反 射，其反射线都平行于 z 轴；反之，当平行光线沿 z 轴入射时，则被抛物面反射而 聚焦于F点。

其原因是，由焦点发出的各光线经抛物面反射后到达口径面的行程相 等（这一结论可利用抛物线的以下性质来证明：从抛物线任一点到焦点的距离等于 该点到准线的距离）微波的传播特性与光相似，因此，位于焦点F的馈源所辐射的电磁波经抛 物面反射后，在抛物面口径上得到同相波阵面，使电磁波沿天线轴向传播如果抛 物面口径尺寸为无限大，那么抛物面就把球面波变为理想平面波，能量只沿 z 轴正 方向传播，其它方向辐射为零但实际上抛物面的口径是有限的，这时天线的辐射 是波源发出的电磁波通过口径面的绕射，它类似于透过屏上小孔的绕射，因而得到 的是与口径大小及口径场分布有关的窄波波束3.2.2 偏馈天线前馈抛物面天线的馈源位于天线的主波束内，因而对所接收的电磁波形成 了遮挡，其结果降低了天线的增益，增大了旁瓣将馈源移出天线反射面的口径， 可消除馈源及其支撑物对电磁波的遮挡图3-3示出了偏馈反射面天线的结构示意 图实际上，偏馈反射面是在旋转抛物反射面上截取一部分而构成的它同样 可将焦点发出的球面波转换成沿轴向传播的平面波馈源的相位中心仍放在原抛物 面的焦点上，但馈源的最大辐射须指向偏馈反射面的中心尽管反射面的轮廓呈椭 圆型，但它的口径仍是一个圆。

此外，对于偏馈天线而言，电磁波的最大辐射方向 并不在偏馈反射面的法向，而是与法向成一定的夹角这一特点也是偏馈天线的另J _ cos 叭 + COS 陆一特色，如图3-4所示对于偏馈天线有 式中，2是抛物面轴线与焦点到反面中心联线的夹角反射面在这条中心两旁张成22e的角度图3-3偏馈天线的结构图； -“…-•一IIIIIIIIIIII:二二二二初图 3-4 偏馈反射面天线的几何关系图偏馈天线的最大特点是旁瓣小当反射面边缘的照射锥削为15〜20dB 时，偏馈天线的旁瓣电平要比前馈天线改善8〜10dB由于馈源避开了来自反射面 的回波，因而也改善了天线的驻波比此外，在纬度较高地区接收卫星电视，偏馈 天线的反射面与地面几乎垂直，不易积聚雨雪，这也是很有特色的，因此，在小口 径卫星直播电视接收系统中被广泛采用但偏馈天线的结构的不对称会产生较高的 交叉极化辐射，且随着天线的口经增大，馈源与反射面的距离也变得很大，反射面 的非对称性也给加工带来困难，故在大天线中较少采用3.2.3 卡塞格伦天线卡塞格伦天线的结构与普通抛物面天线的差别，不仅在于多了一个副反射 面，而且把馈源安装到了主反射面后面上，如图3-5所示。

故有时也把卡塞格伦天 线称为后馈天线图 3-5 卡塞格伦天线的结构图卡塞格伦天线是一种双反射面天线，其主反射面是旋转抛物面，副反射面是旋转双曲面双曲面有2个焦点：F1和F2,其中F1与主反射面的焦点重合，F2点放置馈源图3-6示出了卡塞格伦天线的几何关系，各个参数之间的关系如下：卡塞格伦天线的工作原理是，根据双曲面的性质，由F2发出的电磁波被 副面反射，其反射的电磁波方向可以看成是共轭焦点F1发出的射线方向又因为 F1是抛物面的焦点，所以，由F2发出的电磁波经副反射面和主反射面反射后，在 口径面形成同相场，从而得到平行于轴向的电磁辐射波双反射面的优点之一在于可以采用赋形技术如果修正旋转双曲面的形状，使 口径场分布符合要求，同时适当地修改主面以校正由于副面改变而引起的口径场相 位差，那么，卡塞格伦天线将有较高的电性能但卡塞格伦天线的副面直径一般要 取较大，这在小口径天线中会造成较大的遮挡，所以在小天线中很少采用卡塞格伦 结构方案如何让一锅多星精确定位爱好者只要拥有1.5米及以上的天线没有不采用一锅多星的方式，来接收较多的卫 星 ， 那 么 是 采 取 怎 样 的 方 式 来达到目的的？有没有是较简单而且精确定位的方法？大家知道无线电波和光波的反射特性有些相同，即入射角等于反射角，只是光波在一定的范围是可见的，因此较好观察和理解些。

无线电波是看不见的似乎 不可理喻的既然光的反射特性与无线电波的反射特性是相同的，那么光学中的计 算公式在无线电波依然有效，（其实它们本是一家的）大家都学过三角，三角的正 切公式是熟悉的当你在确定要接收的是哪几颗卫星后，在网上查到这几颗卫星在 本地的方位角，和仰角例如接收的是 88、100.5、105.5 和 110.5 四颗卫星它们的方位角分别 是：45.05；26.87；18.07；3.69仰角分别是 44.07；51.26；53.13；54.53 以 100.5度卫星为主馈其他为偏馈首先调好100.5度的信号使其最好固定接下来 用三角的正切公式计算主馈与偏馈之间的距离公式是•L1=tg(A-B)*570式中 :L1 是 主 馈 到 偏 馈 的 一个直角 边 的 长 度A 是主馈的方位角或仰角值在这里分别是26.87；51.26B是所要接收偏馈 的 方 位 角 或仰角 值 ，570 是中卫 1.5 米天线的焦距的尺寸，单位是毫米.例如计算88度：L1=tg（26.87-45.05）*570=-19024mm（这是方位角的距 离 ） L2=tg（51.26-44.07）*570=（ 这 是 仰 角 的距离）那么100.5到88度的实际距离是L=L1 *L1+L2*L2）再开平方（在这里因 为不知道如何把三角的平方公式表达出来，故用此种方式）L=179。

40毫米就是 100.5到88的中心距离；接下来用另一馈头以主馈为主轴以179毫米为定长在锅 面慢慢画弧既可找到卫星信号.需要注意的是:1：一旦主馈已定，在计算时一定要以主馈的方位角为主计算如： 100.5 和 88；100.5 和 105.5；100.5 和 110.5并且一定是当地的方位角和仰角；2：偏馈的位置可用坐标来表示，方法是：当主馈的方位角减去偏馈的方位角的值大于零时，偏头在主馈的西边，否则反之当主馈的和偏馈的仰角的差大于零时，偏头应在主馈的上面，否则反之那么88度的头应在100.5度的东面的 稍上部。