1、第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:40第六章第六章 工程中常用的典型天线工程中常用的典型天线第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:406.5 引向天线(八木天线) 由一个由一个有源振子有源振子，一个，一个反射器反射器和若干个和若干个引向器引向器组成。组成。一、结构一、结构反射器有源振子引向器优点：结构简单，架设方便且牢固，具有单一辐射特性优点：结构简单，架设方便且牢固，具有单一辐射特性缺点：波段范围较窄缺点：波段范围较窄 第六章 工程中常用的典型天线微
2、波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:40二、引向天线工作原理二、引向天线工作原理 八木天线本质是一个天线阵，通过对有源振子馈电，其余八木天线本质是一个天线阵，通过对有源振子馈电，其余振子（反射器和引向器）靠与馈电振子之间的振子（反射器和引向器）靠与馈电振子之间的近场耦合近场耦合产生感产生感应电流形成激励，感应电流的大小取决于振子的长度及间距。应电流形成激励，感应电流的大小取决于振子的长度及间距。 通过调整各振子的通过调整各振子的长度及间距长度及间距，可改变各振子之间的，可改变各振子之间的电流电流分配比分配比，从而达到控制天线方向性的目的。，从而达到控制
3、天线方向性的目的。三、无源振子的作用三、无源振子的作用z21d2l1rr2l2y以二元振子为例进行分析以二元振子为例进行分析。jemIIII0201 m m为两振子电流的振幅比；为两振子电流的振幅比；为为两振子电流的相位差，二者均取两振子电流的相位差，二者均取决于振子的长度及其间距。决于振子的长度及其间距。第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:40 0.24075 0.48149 0.72224 0.96298 0.11759 0.23517 0.35276 0.47035 0.587930.213070.42613 0.6
4、392 0.85227 0.2047 0.4094 0.6141 0.8188 1.0235 0.24132 0.48265 0.72397 0.9653 0.22996 0.45992 0.68988 0.91985 1.1498 0.62319 1.2464 0.72491 1.4498 0.72739 1.4548d 0.1d 0.15d 0.252l2/ 0.5002l2/ 0.4752l2/ 0.450120 9018030002702101502403306030120 9018030002702101502406030330120 901803000270210150240603
5、0330120 9018030002702101502406030330120 9018030002702101502406030330120 9018030002702101502406030330120 9018030002702101502406030330120 9018030002702101502406030330120 9018030002702101502406030330 0.24075 0.48149 0.72224 0.96298 0.11759 0.23517 0.35276 0.47035 0.587930.213070.42613 0.6392 0.85227 0.
6、2047 0.4094 0.6141 0.8188 1.0235 0.24132 0.48265 0.72397 0.9653 0.22996 0.45992 0.68988 0.91985 1.1498 0.62319 1.2464 0.72491 1.4498 0.72739 1.4548d 0.1d 0.15d 0.252l2/ 0.5002l2/ 0.4752l2/ 0.450120 9018030002702101502403306030120 9018030002702101502406030330120 9018030002702101502406030330120 901803
7、0002702101502406030330120 9018030002702101502406030330120 9018030002702101502406030330120 9018030002702101502406030330120 9018030002702101502406030330120 9018030002702101502406030330475. 0 一般情况下，有源振子的长度为半波振子（一般情况下，有源振子的长度为半波振子（考虑波长缩短考虑波长缩短效应，有源振子的长度为效应，有源振子的长度为 ）。）。)()(601 211)cos(121FFrImeEEEEkdj 不
8、同无源振不同无源振子，不同阵元子，不同阵元间距时的方向间距时的方向图：图：有源振子有源振子无源振子无源振子第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:40 由图可知，当无源振子与有源振子的间距由图可知，当无源振子与有源振子的间距d d0.250.25时：时： 工程上引向天线结构选择：工程上引向天线结构选择： 2 2、若无源振子的长度、若无源振子的长度l l2 2长于长于有源振子的长度有源振子的长度l l1 1，则二元引，则二元引向天线的最大辐射方向偏向有源振子所在的方向，此时无源振向天线的最大辐射方向偏向有源振子所在的方向，此时无
9、源振子具有子具有反射反射有源振子辐射场的作用有源振子辐射场的作用反射器反射器。 1 1、若无源振子的长度、若无源振子的长度l l2 2短于短于有源振子的长度有源振子的长度l l1 1，则二元引，则二元引向天线的最大辐射方向偏向无源振子所在方向，此时无源振子向天线的最大辐射方向偏向无源振子所在方向，此时无源振子起起引导引导有源振子辐射场的作用有源振子辐射场的作用引向器引向器； 无源振子与有源振子的间距取无源振子与有源振子的间距取d=(0.150.23)； 引向器长度取引向器长度取2l2=(0.420.46)； 引向器长度取引向器长度取2l2=(0.500.55)； 引向器数目一般不超过引向器数目
10、一般不超过12。第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:40 14Kl121086420213La/0213La/20.5908070605040302010(a) Kl与La/实验曲线(b) 20.5与La/的关系曲线* 主瓣宽度：主瓣宽度：aL5525 . 0* 方向系数与增益：方向系数与增益：aLKD1三、引向天线特性参量三、引向天线特性参量 L La a是引向天线的总长度；是引向天线的总长度；K Kl l是比例常数。是比例常数。 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学
11、院电子工程学院1:40某六元引向天线及其方向图(a)引向天线示意图；(b)E面方向图； (c)H面方向图；(d)三维方向图“r”“0”“1”“2”“3”“4”2lr2l02l12l22l32l4drd1d2d3d4(a)0.590112015018021024027030033006030(b)z0.5901120150180210240270300330060300.010.00500.0050.010.020.0100.010.020.0100.010.020.030.040.05(c)(d)第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工
12、程学院1:406.5 螺旋天线L一、结构一、结构 通常有金属接地板（或接地通常有金属接地板（或接地网栅），由同轴线馈电，网栅），由同轴线馈电， 同轴同轴线的内导体与螺旋线相接，外线的内导体与螺旋线相接，外导体与接地板相连。导体与接地板相连。螺旋天线的参数：螺旋天线的参数： 螺旋直径螺旋直径d=2Rd=2R； 每圈的长度每圈的长度L L 螺距螺距S S； 螺距角螺距角； 圈数圈数N N。 222)2()2arctan(RSLRS第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:40二、螺旋天线辐射特性二、螺旋天线辐射特性法向辐射模式法向辐
13、射模式轴向辐射模式轴向辐射模式圆锥辐射模式圆锥辐射模式螺旋天线辐射特性随螺旋尺寸不同而不同：螺旋天线辐射特性随螺旋尺寸不同而不同：1）当）当L较小（较小（L1.3时，天线辐射主向与螺线轴线成斜射角度，称时，天线辐射主向与螺线轴线成斜射角度，称为为圆锥辐射模式圆锥辐射模式。第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:40三、轴向模螺旋天线三、轴向模螺旋天线 当当L=(0.81.3)时，天线上的电时，天线上的电流近似呈行波分布，此时天线的辐流近似呈行波分布，此时天线的辐射场呈圆极化射场呈圆极化, 其最大辐射方向沿轴其最大辐射方向沿轴线
14、方向。线方向。(a)(b)DCBBDCAxAyl 轴向最大辐射条件：轴向最大辐射条件： 螺旋天线可等效为螺旋天线可等效为N N个相似元（平面圆环）组成的天线阵。个相似元（平面圆环）组成的天线阵。由端射天线阵辐射条件，要使得最大辐射方向沿轴向，要求由端射天线阵辐射条件，要使得最大辐射方向沿轴向，要求相邻阵元沿轴向的辐射场总相位差为相邻阵元沿轴向的辐射场总相位差为0 0，即：，即：cosid:cos00LS 波的空间传播相位常数波的空间传播相位常数:行波电流相移常数行波电流相移常数LSScos(1)第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程
15、学院1:40故：满足端射条件的阵函数为：故：满足端射条件的阵函数为：N Ssincos(1)2F( )Ssincos(1)2螺旋天线的经验公式：螺旋天线的经验公式：2LSD15N0.5522LNSinLZ140( )方向系数：方向系数：半功率波瓣宽度：半功率波瓣宽度：输入阻抗：输入阻抗：第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:406.8 移动通信天线移动通信基站天线要求：移动通信基站天线要求：l 有足够的机械强度和稳定有足够的机械强度和稳定性性l 采用垂直极化采用垂直极化l 增益应尽可能高增益应尽可能高 l 天线与馈线应良好地
16、匹配天线与馈线应良好地匹配 目前目前, , 陆地移动通信使用的陆地移动通信使用的频段为频段为150MHz(VHF)150MHz(VHF)和和450MHz450MHz、900MHz900MHz（UHFUHF）、）、1800 MHz1800 MHz。 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:40并馈共轴阵列功分器第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:40手持机用天线要求：手持机用天线要求：l 小巧和方便小巧和方便l 水平面方向图全向，垂直水平面方向图全向，垂直面
17、方向图应为主向沿地表面方向图应为主向沿地表l 垂直极化垂直极化第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:416.10 微带贴片天线一、结构一、结构辐射元介质基片接地板l 由介质基片、接地板、辐射元组成由介质基片、接地板、辐射元组成l 辐射元可为矩形、辐射元可为矩形、 圆和椭圆等形状圆和椭圆等形状优点：尺寸小、重量轻、价格低，优点：尺寸小、重量轻、价格低，便于获得圆极化，易于实现双频段便于获得圆极化，易于实现双频段和双极化和双极化缺点：一般工作频带窄缺点：一般工作频带窄二、工作原理二、工作原理以矩形微带天线为例分析其辐射原理。以矩
18、形微带天线为例分析其辐射原理。第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:41接地板介质基片hwl介质基片介质基片接地板接地板l/2hl 由微带传输线理论：由微带传输线理论：1 1、由于、由于hh，场沿，场沿h h方向均匀分方向均匀分布；布；2 2、近似认为场沿宽度、近似认为场沿宽度w w方向也没方向也没有变化；有变化；3 3、场分布仅在长度方向有变化。、场分布仅在长度方向有变化。l 当当l/2l/2时：时： 在辐射元两端电场近似可视作在辐射元两端电场近似可视作幅度相等，水平分量相位相同、幅度相等，水平分量相位相同、垂直分量相位相
19、反。垂直分量相位相反。 故：微带天线的辐射可以等效为由两个等幅同相缝隙天线故：微带天线的辐射可以等效为由两个等幅同相缝隙天线所组成的二元阵列。所组成的二元阵列。第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:41微带馈线辐射元同轴馈线辐射元(a)(b)R ad iator P art_ F ilm F oamP atch & F eed in g P art _ C G P -500E R ad iator P art_ F ilm F oamP atch & F eed in g P art _ C G P -500E 微带阵列天线
20、微带阵列天线 四、微带天线馈电方式四、微带天线馈电方式侧馈侧馈 底馈底馈 微带天线最大辐射方向：微带天线平面微带天线最大辐射方向：微带天线平面法线法线方向。方向。第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:416.11 口径面天线栅格抛物面天线单脉冲天线第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:41zrdSyxnOdydxHxEyzrdSyxnOdydxHxEysyHsxEn 一、基本口径面辐射源一、基本口径面辐射源惠更斯元的辐射惠更斯元的辐射1 1、惠更斯元定义、
21、惠更斯元定义 口径面内尺寸远小于波长的一个平面可视作惠更斯元，其口径面内尺寸远小于波长的一个平面可视作惠更斯元，其上的幅度和相位可视作均匀分布。它是二次辐射源。上的幅度和相位可视作均匀分布。它是二次辐射源。2 2、惠更斯元的辐射特性、惠更斯元的辐射特性 设平面口径上一个惠更斯元设平面口径上一个惠更斯元dS=dxdydS=dxdy, , 其上切向电场为其上切向电场为E Esxsx, , 切向磁场为切向磁场为H Hsysy。 由等效原理，场分布可等效为相应由等效原理，场分布可等效为相应的面电流和面磁流，故惠更斯元可视作的面电流和面磁流，故惠更斯元可视作电流元电流元 和磁流元和磁流元 叠加而成：叠加
22、而成：sJmsJsyxssHaHnJ sxysmsEaEnJ第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:41 由电磁场相关理论，可得等效电流元和磁流元产生的辐由电磁场相关理论，可得等效电流元和磁流元产生的辐射场，进而求得射场，进而求得惠更斯元的远区辐射合成场惠更斯元的远区辐射合成场为为: : rjsxeaardsEjEd)cos1 (cos)cos1 (sin2 两个方向上的辐射方向函数为两个方向上的辐射方向函数为: : )cos1 (sin),()cos1 (cos),(FF 总的辐射方向函数为总的辐射方向函数为: : 22),
23、(),(),(FFFcos1 归一化方向函数为归一化方向函数为: : ),(f2cos1第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:410.20.40.60.811203303060150240210090180270300 惠更斯元远区辐射特性：惠更斯元远区辐射特性：1 1、辐射场为、辐射场为TEMTEM波波（球面波）；（球面波）；2 2、为、为单向辐射单向辐射，辐射方向图绕法线轴，辐射方向图绕法线轴旋转对称旋转对称；3 3、最大辐射方向为其、最大辐射方向为其正法线正法线方向；方向； 二、平面矩形口径的辐射二、平面矩形口径的辐射
24、( (喇叭天线喇叭天线) ) 设平面口径面设平面口径面S S位于位于xoyxoy平面上，平面上，口径口径面上电场分布为面上电场分布为EsEs，则其在，则其在M M处产生的辐处产生的辐射场表达式为：射场表达式为：dserEjEjkrss) cos1 (21222)()()(ssszzyyxxr式中式中: :yxzrMdSD1ORD2ab第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:41 在球坐标系下：在球坐标系下：dseEeRjEsyxjkSjkRss)cossincossin(2cos1cossinsincossinRzRyRx 考
25、虑到远区条件下，距离考虑到远区条件下，距离r r远大于口径尺寸：远大于口径尺寸：11sin)sincos(RryxrRss 将以上近似条件代入远区辐射场表达式，得：将以上近似条件代入远区辐射场表达式，得： 若口径为尺寸为若口径为尺寸为a ab b的矩形口径，其远区辐射场为的矩形口径，其远区辐射场为 2222)cossincossin(2cos1aasbbsyxjkSjkRdydxeEeRjEss第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:41 1. 1. 口径场口径场EsEs沿沿y y轴线极化且均匀分布轴线极化且均匀分布 不考虑口
26、径场相位分布的影响，即假设口径场相位相等。不考虑口径场相位分布的影响，即假设口径场相位相等。 令口径场为：令口径场为： ，则，则0EEESyS 2222)cossincossin(02cos1aasbbsyxjkjkRdydxeeERjEss 对上式积分，即可获得口径场的远区辐射场。工程上常采用数对上式积分，即可获得口径场的远区辐射场。工程上常采用数值积分方法（如高斯积分法）求解。值积分方法（如高斯积分法）求解。 其其E E面归一化方向函数为（面归一化方向函数为（ ）902cos12sin)2sinsin(),(kbkbfE第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电
27、子科技大学电子工程学院电子工程学院1:412cos12sin)2sinsin(),(kakafH 其其H H面归一化方向函数为（面归一化方向函数为（ ）0讨论：讨论：1 1）口径面天线可视作由无线多惠更斯面元组成的二维面阵；）口径面天线可视作由无线多惠更斯面元组成的二维面阵；阵因子阵因子惠更斯元方向函数惠更斯元方向函数2 2）最大辐射方向沿口径面法向（）最大辐射方向沿口径面法向（ ）；）；03 3）半功率主瓣宽度：）半功率主瓣宽度：21),(EfbE89. 0sin25 . 021),(HfaH89. 0sin25 . 04 4）E E面和面和H H面最邻近主瓣的第一个峰值均为面最邻近主瓣的第
28、一个峰值均为0.214, 0.214, 所以第一旁瓣所以第一旁瓣电平为电平为)(2 .13214. 0lg201dBSLL51b51a第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:415 5）方向系数）方向系数 根据方向系数的定义，根据方向系数的定义， 有有PERD602max2RsEE0max240212020sEdsEPS24SD 2 2、口径场沿、口径场沿y y轴线极化且振幅沿轴线极化且振幅沿x x轴余弦分布轴余弦分布 不考虑口径场相位分布的影响，即假设口径场相位相等。不考虑口径场相位分布的影响，即假设口径场相位相等。 令口径
29、场为：令口径场为： ，将其代入口径场远区，将其代入口径场远区辐射场表达式，积分可得求得方向函数：辐射场表达式，积分可得求得方向函数：)cos(0axEEEyS第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:412cos12sin)2sinsin(),(kbkbfE2cos1)sin(1)2sincos(),(2kakafH讨论：讨论：2 2） 主瓣宽度和旁瓣电平：主瓣宽度和旁瓣电平： , , bE5125 . 0aH6825 . 0E E平面第一旁瓣电平为平面第一旁瓣电平为H H平面第一旁瓣电平为平面第一旁瓣电平为)(2 .13214
30、. 0lg201dBSLL)(23071. 0lg201dBSLL1 1） 相对于均匀分布口径场，余弦分布口径场相对于均匀分布口径场，余弦分布口径场H H面方向图改变，则面方向图改变，则其方向函数也改变其方向函数也改变口径场分布决定远区辐射场；口径场分布决定远区辐射场； 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:413) 3) 方向系数：方向系数：48021202SEdsEPSy22max60R EDPRSEE0max2vSSD222484 式中式中, , 为口径利用系数。口径场余弦分布时，为口径利用系数。口径场余弦分布时，=0
31、.81=0.81； 口径场均匀分布时，口径场均匀分布时，=1=1。 4 4）对比口径场均匀分布情形，口径场余弦分布时主瓣展宽，）对比口径场均匀分布情形，口径场余弦分布时主瓣展宽，方向系数下降（增益降低），同时副瓣电平也下降。方向系数下降（增益降低），同时副瓣电平也下降。第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:413. 3. 口径场不同相时对辐射的影响口径场不同相时对辐射的影响 1) 1) 直线律相移直线律相移 平面电磁波倾斜投射于平面口径时平面电磁波倾斜投射于平面口径时, , 在在口径上形成直线律相移。口径上形成直线律相移。
32、若口径面上最大偏移为若口径面上最大偏移为 , , 振幅为均振幅为均匀分布匀分布, , 则口径场表达式为则口径场表达式为 口径面 maxjSeEE)2/(0 代入矩形口径远区辐射场表达式，可求得代入矩形口径远区辐射场表达式，可求得H H面方向函数为面方向函数为)sin2()sin(),(kafmmHm 从上式可得：直线律相移时，最大辐射方向为从上式可得：直线律相移时，最大辐射方向为 ，相当于将口径面偏转相当于将口径面偏转 角，等效口径尺寸下降，口径利用系数减小角，等效口径尺寸下降，口径利用系数减小ammarcsinm第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学
33、电子工程学院电子工程学院1:412) 2) 平方律相移平方律相移 球面波或柱面波垂直投射于平面口径时球面波或柱面波垂直投射于平面口径时, , 在口径平面在口径平面上形成平方律相移。上形成平方律相移。 设在矩形口径上沿设在矩形口径上沿x x轴有平方律相位偏移轴有平方律相位偏移, , 且相位最且相位最大偏移为大偏移为m m, , 振幅为均匀分布振幅为均匀分布, , 则口径场表达式为则口径场表达式为 口 径 面 msaxjseEE)2/(0 通过分析可得：平方律相移不会改变最大辐射方向，但将展宽主通过分析可得：平方律相移不会改变最大辐射方向，但将展宽主瓣，同时抬高副瓣，口径利用系数减小。瓣，同时抬高
34、副瓣，口径利用系数减小。第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:41三、旋转抛物面天线三、旋转抛物面天线栅格抛物面天线单脉冲天线切割抛物面天线后馈式抛物面天线第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:411 1、结构、结构Oxy0Fd(a)(b)SdS(c)xyz组成：旋转抛物面组成：旋转抛物面 馈源馈源( (位于焦点位于焦点) )2 2、抛物面天线的工作原理、抛物面天线的工作原理OD0 xfKMyzMKOF210F准线准线 抛物线：到定点和定线距离相等的点抛物
35、线：到定点和定线距离相等的点构成的曲线。构成的曲线。 位于焦点的馈源辐射的电磁波，位于焦点的馈源辐射的电磁波，经旋转抛物面天线反射后到达抛物面经旋转抛物面天线反射后到达抛物面口径面，所经过的波程相等。口径面，所经过的波程相等。 抛物面天线抛物面天线将发散的球面波反射将发散的球面波反射形成单向辐射的平面波，形成电磁能形成单向辐射的平面波，形成电磁能量会聚量会聚强方向性。强方向性。第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:413 3、抛物面天线的辐射特性、抛物面天线的辐射特性 可以求得：旋转抛物面可以求得：旋转抛物面E E面和面和H
36、 H面方向函数均为面方向函数均为dkaJDFf)sin2tan2cot(2tan)()(0000 式中：式中：)(fD为馈源方向函数；为馈源方向函数；sjtdetJs20sin021)( 说明：说明：旋转抛物面天线主瓣宽度一般可用下式估算：旋转抛物面天线主瓣宽度一般可用下式估算：)7570(25 . 0KDK第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:414 4、抛物面天线的最佳照射、抛物面天线的最佳照射影响抛物面性能的因素：影响抛物面性能的因素：l 口径利用系数口径利用系数l 馈源辐射截获效率馈源辐射截获效率Oxy0Fd(a)(
37、b)SdS(c)xyz（1 1）口径利用系数）口径利用系数vSD24旋转抛物面天线方向系数：旋转抛物面天线方向系数：122SSsSdsESdsEv 在反射面确定时，馈源方向图越宽，其在口径面上形在反射面确定时，馈源方向图越宽，其在口径面上形成口径场分布越均匀，口径利用因子越大。成口径场分布越均匀，口径利用因子越大。第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:41 （2） 口径截获系数口径截获系数 馈源辐射的功率馈源辐射的功率, 部分被反射面截获部分被反射面截获, 其余的功率都溢失在其余的功率都溢失在自由空间。自由空间。 设馈源辐射
38、的功率为设馈源辐射的功率为P, 投射到反射面上的功率为投射到反射面上的功率为P , 则则截获系数为截获系数为PPdDfsin)(2100 在反射面确定时，馈源方向图越宽，泄漏的功率越大，在反射面确定时，馈源方向图越宽，泄漏的功率越大，口径截获系数越小。口径截获系数越小。（3 3）方向系数）方向系数D DgsvspERD222max24460vg :方向系数因素方向系数因素第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:41 由于口径利用因数由于口径利用因数 和口径截获因数和口径截获因数 是两个是两个相互矛盾相互矛盾的的因素，因此因素，
39、因此, , 对于一定的馈源方向函数对于一定的馈源方向函数, , 必对应着一个最佳张必对应着一个最佳张角角 , , 使得使得 最大最大, , 即即方向系数最大方向系数最大。voptg 反射面张角等于最佳张角时，馈源对抛物面的照射称为最反射面张角等于最佳张角时，馈源对抛物面的照射称为最佳照射。佳照射。一般最佳照射时一般最佳照射时g g0.83, 0.83, 且抛物面口径边缘处的场且抛物面口径边缘处的场强比中心处低强比中心处低11 dB11 dB。4 4、抛物面天线对馈源的基本要求、抛物面天线对馈源的基本要求 馈源方向图与抛物面张角配合馈源方向图与抛物面张角配合, , 使天线方向系数最大，同时使天线
40、方向系数最大，同时使能量漏失尽可能小；使能量漏失尽可能小； 具有确定的相位中心，以保证抛物面口径场相位相同；具有确定的相位中心，以保证抛物面口径场相位相同； 尺寸应尽可能地小尺寸应尽可能地小, , 以减少对口径的遮挡；以减少对口径的遮挡； 应具有一定的带宽。应具有一定的带宽。 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:41四、双反射面天线四、双反射面天线 1 1、结构、结构 组成：组成：主反射器主反射器( (旋转抛物面旋转抛物面) )、副反射器副反射器( (双曲面双曲面) )和和辐射器辐射器( (馈源馈源) )三三部分组成。部分
41、组成。2 2、工作原理、工作原理主反射器主反射器副反射器副反射器辐射器辐射器 主反射面焦点与福反射面一个焦点重主反射面焦点与福反射面一个焦点重合，馈源置于福反射面另一焦点位置。合，馈源置于福反射面另一焦点位置。双曲面特性：双曲面特性：1 1、双曲面上任意点、双曲面上任意点P P与焦点与焦点F1F1连线连线PF1PF1与过改点与过改点与另一焦点与另一焦点F2F2连线的反向延长线连线的反向延长线PF2PF2的夹角，被的夹角，被过该点的法线平分。过该点的法线平分。2 2、双曲线上任一点、双曲线上任一点P P到两焦点的距离差等于常到两焦点的距离差等于常数。数。第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线
42、微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:41双反射面天线特点：双反射面天线特点： 优点：等效焦距长；优点：等效焦距长； 缺点：结构复杂，副反射面遮挡较大。缺点：结构复杂，副反射面遮挡较大。 特性特性1 1：从馈源发射的电磁波经：从馈源发射的电磁波经副反射面反射后，所有射线反向副反射面反射后，所有射线反向延长线汇聚于延长线汇聚于P2P2，即可，即可等效为馈等效为馈源位于源位于F2F2点的抛物面天线点的抛物面天线； 特性特性2 2：从馈源辐射的电磁波经：从馈源辐射的电磁波经副反射面、主反射面反射，到达副反射面、主反射面反射，到达口径面时经过的波程相等口径面时经过的波程相等平平面波面波。第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院1:41第六章第六章 工程中常用的典型天线工程中常用的典型天线
