抛物面天线的照射器.ppt
2023/8/18,（一）对照射器的要求(1)为了获得等相位的口面场，置于焦点的照射器辐射的应是球面波，即照射器应有确定的相位中心；(2)照射器的方向图应具有旋转对称性，只有一个主瓣，旁瓣的辐射要尽可能小，以保证天线有高的方向系数因素和避免形成附加的旁瓣；(3)照射器结构对抛物面天线口面辐射的阻挡应尽可能小；(4)在通频带内，照射器应同馈线匹配良好；(5)有足够的功率容量。此外，照射器能抗雨雾、水汽等的侵蚀，照射器与支架组合在一起有足够的机械强度和安装精度以保证相位中心座落在抛物面的焦点上。,三、抛物面天线的照射器,抛物面天线由抛物反射面和照射器所组成，后者是向反射面提供电磁辐射的初级辐射源，它对整个天线的辐射特性有很大的影响。,2023/8/18,（二）波导馈电的喇叭照射器,矩形波导馈电的角锥喇叭,圆形波导馈电的圆锥喇叭,2023/8/18,矩形开口波导的辐射,TE10波,直接利用开口波导作为抛物面天线的照射器是不恰当的。因为：一方面波导口辐射器的波瓣较宽且不能控制；另一方面波导口与空间匹配不良，有较大的反射。,TE10开口波导辐射图,2023/8/18,喇叭天线,喇叭天线的张角有最佳张角,和天线的轴长有关系,保证天线口面的相位差小于,H喇叭,E喇叭,把波导壁逐渐张开形成一只喇叭,2023/8/18,透镜天线(矫正天线口面的相位),介质透镜,金属透镜,2023/8/18,角锥喇叭,可改变喇叭的口面尺寸来控制照射器的方向图，且波导口的逐渐张开也改善了波导与空间的匹配。,缺点：口面场分布不均匀；方向图的旋转对称性不高；照射器在抛物面外的溢出功率比较大。以上因素使得天线的方向系数因数低于0.5。,2023/8/18,高效率喇叭照射器,变张角多模喇叭,优点：具有良好的轴对称性；在相当宽的频带中能使口面场接近均匀分布；漏到口面外的溢失功率又不多。从而把天线方向系数因数提高了不少。,2023/8/18,（三）照射器与反射面的相互影响,照射器安置在反射面正前方，反射面反射的能量必有一部分进入照射器，引起馈电的失配，另一方面，照射器连同它的支撑架将对口面辐射起阻挡的作用，造成一定程度的方向性下降。1、反射面对照射器匹配的影响和消除这种影响的方法 照射器辐射到抛物面中央顶点部分的功率密度为,为照射器辐射功率；为抛物面焦距；是照射器最大辐射方向的方向系数。,由于经反射面反射后的波可近似看作为平面波，故可认为反射波到达照射器口面时功率密度没有发生变化，照射器接收到的返回功率为,为照射器的有效面积,于是，按反射系数定义可写得反射系数,可见，照射器方向性越好或抛物面焦距越短，则反射系数越大，馈线上的失配就偏重。,2023/8/18,（1）、顶点匹配法,在邻近反射面中央顶部处放置一金属圆盘，调整此圆盘的尺寸和位置，使其在照射器处产生的波与反射面产生的波相消。这种方法结构简单、调整方便，但势必影响口面场分布，使天线方向性受到一定的不良影响。由下式估算:,2023/8/18,（2）、极化旋转法,这种方法是在抛物面内表面安装上一系列的平行金属条片，条片与抛物面垂直并与主极化方向成 角，条片高度为,片间距离为()。在这样的结构上，反射波的极化方向与入射波的极化方向垂直，不能被照射器所接收，也就不影响照射器与馈线的匹配。,（3）、照射器偏置法,2023/8/18,2、照射器对反射面的影响,照射器连同它的支架和馈线位于反射面的前方，对反射面有遮挡作用一方面使得口面增益下降，另一方面这些受遮挡的能量又被散射而进入旁侧空间，从而使旁瓣电平升高。,天线受遮挡时的方向系数,天线的方向系数约下降30%,2023/8/18,四、抛物面天线中若干技术问题,（一）反射面的加工精度要求 由于反射面的机械制造精度的限制，运输过程中受到的震动，安装时的偏差，使实际工作的反射面总非理想的旋转抛物面。反射面形状偏离抛物面会使天线的同相性质受到破坏，天线效率下降。从口面场允许的最大相差偏离出发，即可求得反射面的加工公差。一般认为，能够保证口面上场的最大相位偏差为 就可以了，此时，天线增益损失只在百分之几的数量级上。,F,2023/8/18,2023/8/18,（二）照射器的偏焦及其影响,1、横向偏焦(主射方向偏离),在通常的应用情况下，要求将照射器辐射中心严格置于焦点。但在某些场合(例如雷达技术中)正好利用抛物面偏焦特性来实现波束扫描。例如让横向偏离轴线的照射器作绕轴的旋转运动，这时天线的波束就实现了以天线轴为圆锥轴线的圆锥扫描。,如果馈源安装偏离焦点（即所谓的偏焦），口面场就不是同相场，必将影响天线的特性。,2023/8/18,2、纵向偏焦(使得增益下降),当照射器的辐射中心沿轴线移动时，就使抛物面口面场的相位从口面中心到边缘逐,渐滞后(当辐射中心移向抛物而时)或逐渐超前(当辐射中心背向抛物面移动时)。这种偏移称为轴向偏焦。馈源移向抛物面时，经抛物面反射得到的将是向外扩散的射线。馈源背向抛物面移动时，经抛物面反射得到的将是先汇聚后扩散的射线。故方向图将变宽，增益下降，最大辐射方向不变，仍在轴向上。,2023/8/18,若仍以 为口面上场的相位偏差的最大允许值，则照射器沿焦轴的安装精度由下式决定：其中 是照射器安装时沿轴向的允许偏差。例如，的抛物面天线，照射器允许安装偏差约为。由上式可以看到，安装精度随着焦距的增加而减小，因为对于口面尺寸一定的抛物面来说，焦距越大，越小。,
