抛物面天线基础理论
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3抛物面天线基础理论3.1抛物面天线的结构特点与工作原理3.1.1结构特点和要求常用的抛物面天线从结构上看，主要由两部分构成：照射器：由一些弱方向性天线来担当，像短点对称振子天线、喇叭天线，其作用是把高频电流转换为电磁波并投射到抛物面上。
抛物面：它一般由导电性能较好的铝合金板构成，其厚度为 1.5— 3mm ，或者用玻璃钢构成主抛物面，然后在其内表面粘贴一层金属网或金属栏。
网孔的最大直径要求小于:，过大将造成对电磁波的漏射现象，影响天线的正常工作性能。
其作用是构成天线10 8辐射场方向性的主要部分，由两部分构成的天线结构原理如图所示：3.1.2抛物面的几何尺寸及特性一般用于面天线反射面的抛物面，都具有以剖面图6-6-1 中的z 轴为中心呈旋转对称式结构。
在剖面图中，把o 称为抛物面的顶点， F 称为抛物面的焦点，0 称为抛物面的张角，是从焦点 F 到口面边沿射线与OF 轴线的夹角；D=2R 称为抛物面口面直径，R 为口面半径；为焦点 F 到反射面上任意点的距离。
由抛物面的定义可知：2 f cos (1cos )此关系式是以焦点 F 为极坐标原点得出的抛物线方程，由此可进一步得到：2f1 cos由图 6-6-1 还可得到：ysin 2 f sin2 ftg 1 costgsin1 cosyD0代入 6-6-3把口面直径R, 可得到：2 D2 ftg f 1 1，或者?2 2 D 4 tg 023.1.3抛物面天线的工作原理根据抛物面的集合特性，可以得到抛物面的两个重要性质：（1）由焦点 F 发出的射线，经旋转抛物面反射后，反射线互相平行，且都平行于其轴线OF，即MN / / M ' N '/ /OF。
反过来，平行于 OF轴线的射线，经旋转抛物面的反射作用，其反射线均汇聚于其焦点处。
（2）由焦点发出的射线，经由旋转抛物面反射到达口面时，其长度相等，即：FM MN FM ' M ' N ' 6-6-3这说明，由焦点 F 发出的射线，经旋转抛物面反射后，每条射线路程均相等。
抛物面天线的工作原理
抛物面天线的工作原理抛物面天线是一种常见的天线类型，其工作原理基于抛物面的特殊形状。
抛物面天线主要用于电信和无线通信领域，如卫星通信、雷达系统和无线电广播等。
下面将详细介绍抛物面天线的工作原理。
一、抛物面天线的结构抛物面天线由抛物面反射器和馈源组成。
抛物面反射器通常由金属制成，具有抛物面曲率的特殊形状。
馈源则位于抛物面反射器的焦点处。
二、工作原理1. 抛物面反射器的特性抛物面反射器具有特殊的几何形状，其曲率使得从馈源发出的电磁波在反射器上反射后会聚到抛物面的焦点上。
这种聚焦效应使得抛物面天线能够将发射或者接收的信号集中在一个方向上。
2. 馈源的作用馈源是抛物面天线的关键部份，它位于抛物面反射器的焦点处。
馈源通过电流激励产生电磁波，并将电磁波传输到抛物面反射器上。
由于抛物面反射器的特殊形状，馈源发出的电磁波在反射器上反射后会聚到抛物面的焦点上。
这样，抛物面天线就能够将电磁波集中在一个方向上，实现信号的传输或者接收。
3. 抛物面天线的辐射特性抛物面天线的辐射特性与抛物面反射器的形状和馈源的位置有关。
通常情况下，抛物面天线能够实现高增益和较窄的波束宽度。
增益是指天线辐射功率相对于理想点源天线的辐射功率的比值。
波束宽度是指天线辐射功率下降到最大辐射功率的一半时的角度范围。
抛物面天线的高增益和较窄的波束宽度使其能够实现远距离的通信和较强的信号接收。
4. 抛物面天线的极化特性抛物面天线的极化特性取决于馈源的极化方式。
通常情况下，抛物面天线可以实现线极化或者圆极化。
线极化是指电场矢量在一个平面内振荡，可以是水平或者垂直方向。
圆极化是指电场矢量在一个平面内旋转，可以是顺时针或者逆时针方向。
抛物面天线的极化特性对于与其进行通信或者接收的设备的极化要求具有重要意义。
三、应用领域抛物面天线广泛应用于各种通信和雷达系统中。
以下是一些常见的应用领域：1. 卫星通信：抛物面天线被用于卫星通信系统中，用于接收和发送卫星信号。
抛物面天线的工作原理
抛物面天线的工作原理抛物面天线是一种常用的天线类型，其工作原理基于抛物面的特性。
抛物面天线由一个抛物面反射器和一个位于焦点处的辐射源（如一个天线元件）组成。
它能够将来自辐射源的电磁波束聚焦到一个方向，从而实现天线的增益和指向性。
工作原理如下：1. 抛物面反射器：抛物面天线的核心部份是抛物面反射器。
抛物面是一个特殊的曲面，具有特定的几何形状。
当电磁波束从辐射源发出时，抛物面反射器会将电磁波束反射并聚焦到一个特定的点，即抛物面的焦点。
2. 辐射源：位于抛物面反射器焦点处的辐射源是天线的发射或者接收元件。
它可以是一个天线驱动器，用于将电信号转换为电磁波，或者是一个接收器，用于将接收到的电磁波转换为电信号。
辐射源的位置选择在抛物面反射器的焦点处是为了实现最佳的聚焦效果。
3. 聚焦效果：由于抛物面的特殊形状，抛物面反射器能够将来自辐射源的电磁波束聚焦到一个方向，形成一个集中的电磁波束。
这种聚焦效果使得抛物面天线具有较高的增益和指向性。
与其他天线类型相比，抛物面天线能够更好地集中电磁波束，从而在传输和接收信号时具有更好的性能。
4. 应用领域：抛物面天线广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信、天文观测等领域。
其高增益和指向性使得抛物面天线能够实现远距离通信和精确的信号接收。
在卫星通信中，抛物面天线被用作地面站的接收天线，用于接收来自卫星的信号。
在雷达系统中，抛物面天线用于发射和接收雷达信号，提供准确的目标探测和跟踪。
总结：抛物面天线的工作原理基于抛物面反射器的特性，通过将来自辐射源的电磁波束聚焦到一个方向，实现天线的增益和指向性。
其应用广泛，可以用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。
抛物面天线的工作原理为我们提供了一种有效的方式来实现远距离通信和精确的信号接收。
抛物面天线的工作原理简版
抛物面天线的工作原理
引言概述：
抛物面天线是一种常见的天线类型，其工作原理基于抛物面的几何形状。
通过将电磁波聚焦在一个点上，抛物面天线能够实现更高的增益和更远的传输距离。
本文将详细介绍抛物面天线的工作原理，包括其几何形状、聚焦能力、辐射模式、频率选择和应用领域。
正文内容：
1. 抛物面天线的几何形状
1.1 抛物面的定义和特点
1.2 抛物面天线的外观和结构
1.3 抛物面天线的尺寸和参数
2. 抛物面天线的聚焦能力
2.1 抛物面的焦距和聚焦性能
2.2 抛物面天线的增益和方向性
2.3 抛物面天线的辐射效率和损耗
3. 抛物面天线的辐射模式
3.1 抛物面天线的主瓣和旁瓣
3.2 抛物面天线的波束宽度和方向性
3.3 抛物面天线的辐射图案和覆盖范围
4. 抛物面天线的频率选择
4.1 抛物面天线的工作频段和带宽
4.2 抛物面天线的波束调整和频率调谐
4.3 抛物面天线的频率响应和滤波特性
5. 抛物面天线的应用领域
5.1 通信领域中的抛物面天线应用
5.2 雷达系统中的抛物面天线应用
5.3 卫星通信中的抛物面天线应用
总结：
综上所述，抛物面天线是一种基于抛物面几何形状的天线，通过其聚焦能力实现了更高的增益和更远的传输距离。
抛物面天线的工作原理包括几何形状、聚焦能力、辐射模式、频率选择和应用领域等方面。
了解抛物面天线的工作原理对于设计和应用天线具有重要意义，可以帮助我们更好地理解和利用这种天线的优势。
抛物面天线在通信、雷达和卫星通信等领域都有广泛的应用，为现代无线通信技术的发展做出了重要贡献。
抛物面天线的工作原理
抛物面天线的工作原理引言概述：抛物面天线是一种常见的天线类型，其工作原理基于抛物面的特殊形状和电磁波的反射原理。
本文将详细介绍抛物面天线的工作原理，包括抛物面的特点、电磁波的反射和聚焦效应等。
一、抛物面的特点：1.1 对称性：抛物面具有对称的特点，即从抛物面的焦点处发出的电磁波会被抛物面反射，并聚焦到焦点上。
1.2 曲率半径：抛物面的曲率半径影响着电磁波的聚焦效果，曲率半径越小，聚焦效果越好。
1.3 焦距：抛物面的焦距决定了电磁波的聚焦位置，焦距越小，聚焦点越近。
二、电磁波的反射：2.1 入射角和反射角：根据光的反射定律，入射角等于反射角，因此电磁波在抛物面上的反射角度与入射角度相等。
2.2 波前面的变化：电磁波在抛物面上反射后，波前面会发生变化，变得更加平整，这有助于提高聚焦效果。
2.3 相位差的补偿：抛物面的形状可以使从不同位置发出的电磁波在焦点处相位差为零，从而实现波的相位补偿。
三、聚焦效应：3.1 焦点的形成：抛物面的形状使得从不同位置发出的电磁波会在焦点处聚焦，形成一个强光点或强电磁场。
3.2 聚焦效果的增强：抛物面的曲率半径越小，聚焦效果越好，因为曲率半径越小，抛物面的形状越接近于一个完美的球面。
3.3 应用领域：抛物面天线的聚焦效应广泛应用于卫星通信、雷达系统、天文望远镜等领域，提高了信号的接收和发送效果。
四、抛物面天线的优势：4.1 高增益：抛物面天线的聚焦效应使得其具有较高的增益，能够提高信号的接收和发送灵敏度。
4.2 窄波束：抛物面天线的特殊形状使得其发射或接收的电磁波呈现出窄波束的特点，可以减少信号的干扰。
4.3 高方向性：抛物面天线的聚焦效应使得其具有较高的方向性，可以更准确地定位和跟踪目标。
五、总结：抛物面天线利用抛物面的特殊形状和电磁波的反射原理，实现了电磁波的聚焦效果。
其工作原理基于抛物面的对称性、曲率半径和焦距等特点，以及电磁波的反射和相位差的补偿。
抛物面天线具有高增益、窄波束和高方向性等优势，广泛应用于通信、雷达和天文等领域。
抛物面天线的工作原理
抛物面天线的工作原理抛物面天线是一种常见的天线类型，它的工作原理基于抛物面的特殊几何形状。
抛物面天线通常由金属材料制成，其外形呈现出一个抛物面的形状，具有一个焦点和一个顶点。
工作原理如下：1. 抛物面特性：抛物面具有将平行光线聚焦到焦点的特性。
当平行光线垂直射入抛物面时，它们将被反射到焦点上。
2. 反射原理：抛物面天线利用抛物面的反射原理将电磁波聚焦到一个点上。
当电磁波（如无线电波或者微波）从抛物面天线的顶点射入时，它们会被抛物面反射，并聚焦到抛物面的焦点上。
3. 焦点位置：抛物面天线的焦点通常位于抛物面的顶点处。
这样设计的好处是，抛物面天线可以将电磁波聚焦到一个点上，从而提高信号的强度和接收效率。
4. 天线应用：抛物面天线常用于卫星通信、雷达系统、天线接收器等领域。
通过将电磁波聚焦到一个点上，抛物面天线可以提高信号的接收灵敏度和传输距离。
5. 抛物面天线的特点：抛物面天线具有高增益、窄波束宽度和较长的工作距离。
这使得它在远距离通信和定向传输中具有重要的应用价值。
6. 抛物面天线的设计考虑：在设计抛物面天线时，需要考虑抛物面的曲率半径、焦距、工作频率和天线尺寸等因素。
这些参数的选择将直接影响天线的性能和工作范围。
总结：抛物面天线利用抛物面的特殊几何形状，将电磁波聚焦到一个点上，从而提高信号的强度和接收效率。
它在卫星通信、雷达系统和天线接收器等领域具有广泛的应用。
抛物面天线的设计需要考虑曲率半径、焦距、工作频率和天线尺寸等因素。
通过合理选择这些参数，可以实现抛物面天线的优化设计，以满足不同应用场景的需求。
天线原理与设计—第八章抛物面天线
天线原理与设计—第八章抛物面天线抛物面天线是一种常见且重要的天线类型，在无线通信系统和雷达系统中广泛应用。
本章将介绍抛物面天线的基本原理、特性以及设计方法。
一、抛物面天线的基本原理抛物面天线是一种由旋转抛物面形成的反射型天线，其基本原理是通过抛物面的反射特性实现聚焦效果。
抛物面天线由一个抛物线形状的金属面和该金属面的焦点处安装的辐射单元组成。
在抛物面天线中，信号从源天线发射出，然后被抛物面反射并聚焦到抛物面的焦点处。
由于抛物面的几何特征，该焦点处的电磁波能量是得到最大增强的。
因此，抛物面天线能够实现较高的增益和较强的直射波束。
二、抛物面天线的特性1.高增益：由于抛物面天线的反射特性，它能够将信号聚焦在一个小区域中，从而实现高增益的目标。
因此，抛物面天线适用于需要较长传输距离、高信号质量和低干扰的应用场景。
2.窄波束：抛物面天线的波束宽度较窄，可以减少多径信号和干扰信号的影响。
这使得抛物面天线特别适用于长距离的通信和雷达系统中。
3.大带宽：抛物面天线的设计允许较大的带宽范围，可以实现多种频段的通信传输。
4.抗干扰性能强：由于抛物面天线的聚焦特性，它对于来自非焦点方向的信号有较好的滤波作用，可以抑制一些外界噪声和干扰。
三、抛物面天线的设计方法抛物面天线的设计涉及到抛物面形状的确定、抛物面焦点的确定和辐射单元的设计。
首先，需要确定抛物面的形状。
常见的抛物面形状有抛物线和抛物面。
通常情况下，抛物线形状较为常用，因为它能够实现更高的增益、更窄的波束和更大的带宽。
其次，需要确定抛物面焦点的位置。
抛物面的焦点位置决定了天线的聚焦特性和波束方向。
一般情况下，焦点位置应该与辐射单元接近，并满足最佳聚焦效果。
最后，需要设计辐射单元。
辐射单元通常由一个或多个天线元件组成，如微带天线或Horn天线。
辐射单元的设计应考虑到天线的工作频段、功率处理能力和增益要求。
在抛物面天线的实际设计中，还需要考虑到诸如天线重量、制造成本、安装方式等因素。
抛物面天线的工作原理
抛物面天线的工作原理抛物面天线是一种常见的天线类型，其工作原理基于抛物面的特殊形状和电磁波的传播特性。
本文将详细介绍抛物面天线的工作原理，包括其结构、电磁波的收发过程以及性能特点。
一、抛物面天线的结构抛物面天线由抛物面反射器和馈源组成。
抛物面反射器通常由金属材料制成，呈抛物面形状，具有平滑的曲面。
馈源位于抛物面反射器的焦点处，负责将电信号转换为电磁波，并将电磁波从焦点发射出去。
二、电磁波的收发过程1. 发射过程：当电信号经过馈源时，馈源将其转换为电磁波。
这些电磁波在抛物面反射器的曲面上被反射，并聚焦于抛物面的焦点处。
由于抛物面的特殊形状，电磁波在焦点处形成一个强大而集中的电磁场。
2. 接收过程：当外部电磁波遇到抛物面反射器时，会被反射器的曲面聚焦到焦点处。
在焦点处，电磁波被馈源接收，并转换为电信号。
这样，抛物面天线就完成了对外部电磁波的接收。
三、性能特点1. 方向性：抛物面天线具有很强的方向性，能够将电磁波聚焦到一个较小的区域内。
这使得抛物面天线在通信和雷达系统中广泛应用，可以实现远距离通信和目标探测。
2. 增益：由于抛物面天线的聚焦效果，其增益较高。
增益是指天线辐射或接收信号的能力，抛物面天线的高增益使其能够提高通信质量和接收灵敏度。
3. 抗干扰能力：抛物面天线的抗干扰能力较强，能够抑制背景噪声和其他无关信号的干扰，提高通信系统的可靠性和稳定性。
4. 频率范围：抛物面天线的频率范围较宽，可以覆盖从低频到高频的多种应用场景。
不同频率的抛物面天线可以用于不同的通信系统和雷达系统。
5. 天线尺寸：抛物面天线的尺寸与工作频率相关。
对于较高频率的应用，抛物面天线可以设计得较小，适用于小型设备和移动通信系统。
总结：抛物面天线是一种基于抛物面形状的天线，其工作原理基于抛物面的聚焦效果。
通过将电信号转换为电磁波，并在抛物面焦点处聚焦，抛物面天线实现了对电磁波的收发。
抛物面天线具有方向性强、增益高、抗干扰能力强等特点，广泛应用于通信和雷达系统中。
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抛物面天线基础理论
3.1.2 抛物面的几何尺寸及特性
一般用于面天线反射面的抛物面，都具有以剖面图6-6-1中的z轴为中心呈旋转对称式结构。
在剖面图中，把o称为抛物面的顶点，F称为抛物面的焦点，
ψ称为抛物面的张角，是从焦点F
到口面边沿射线与OF轴线的夹角；D=2R称为抛物面口面直径，R为口面半径；ρ为焦点F到反射面上任意点的距离。
由抛物面的定义可知：
=+=+
2cos(1cos)
fρρψρψ
此关系式是以焦点F为极坐标原点得出的抛物线方程，由此可进一步得到：
21cos f ρψ=+ 由图
6-6-1还可得到：
2sin sin 21cos sin 1cos f y ftg tg ψρψψψ
ψψψ===+=+
把口面直径0
,2D y R ψψ===代入6-6-3可得到： 222D ftg ψ=，或者0
1142f D tg ψ=•
3.1.3 抛物面天线的工作原理
根据抛物面的集合特性，可以得到抛物面的两个重要性质：
（1）由焦点F发出的射线，经旋转抛物面反射后，反射线互相平行，且都平行于其轴线OF，即//''//
MN M N OF。
反过来，平行于OF轴线的射线，经旋转抛物面的反射作用，其反射线均汇聚于其焦点处。
（2）由焦点发出的射线，经由旋转抛物面反射到达口面时，其长度相等，即：
+=+6-6-3
'''
FM MN FM M N
这说明，由焦点F发出的射线，经旋转抛物面反射后，每条射线路程均相等。
根据以上两条可以得到，当把照射器置于焦点位置，并使照射器的相位中心与抛物面焦点重合，照射器辐射出的球面波经旋转抛物面反射后，在口面上将转变成平面波，使抛物面天线口面场形成均匀分布。
由前面讨论结果得知，均匀口面场必将产生强方向性辐射场，这就是利用旋转抛物面产生强方向性辐射场的原理所在。
当然，如果把旋转抛物面天线用作接收，入射波又是平面波形式，经抛物面反射后，就会把平面波转换成球面波传送到位于焦点位置的照射器，形成聚集接收，增加照射器接收信号的强度。
3.2 抛物面天线的口径场和辐射场分布与方向性
3.2.1 口径场分布
抛物面天线口面场分布情况，直接决定着整个抛物面天线辐射场的方向性。
而口面场分布情况又由照射器、反射面共同来决定。
对于实际使用的长焦距抛物面天线，不管采用振子型照射器，还是喇叭天线照射器，造成抛物面天线口面场分布都具有图6-6-3所示的分布特征。
由图6-6-3可见，在实际抛物面天线口面上，其口面场分布不是严格的单一方向线极化波，而是含有sy sx E
E 和两个场分量，只是sy E 分量远大于sx E 分量。
为此我们把sy E 称为主极化分量，sx E 称为交叉极化分量。
如照射器辐射功率为P
，方向性系数为D ，口面场主极化分量与二者的关系为：
22cos
6026021cos cos 2sy P D
E P D f f f ψρψ
ψ∑∑====+
由图6-6-4可见，随着,sy
E ψ↑↓，也就是由口面中心'O 向外，距'O 越远，Esy 数值越小。
换言之，口面场的主极化分量数值随着离口面中心'O 距离增大，数值变小。
这说明实际使用的抛物面天线口面场并非真正的均匀分布结构。
在已知抛物面的主极化分量Esy 后，把它代入面天线辐射场表示式中，并对具体的抛物面口面进行积分运算，就可的到抛物面天线的辐射场和方向函数。
3.2.2 抛物面天线辐射场的方向性
3.3 抛物面天线的技术要求
3.3.1 对照射器的要求
依据上面5条，工程中常采用下面几种照射器：
①采用波导馈电的振子型照射器
采用波导馈电的振子型照射器的结构原理如图6-6-4所示。
为了减弱波导口对振子型照射器方向图的遮挡影响，把波导窄边逐渐变窄形成一过渡段，就可以达到这一目的。
同时也为了改善振子型照射器方向图的对称性，常在金属薄板的宽边上平行安置“两对”电对称振子构成四振子照射器，如图6-6-4所示，这样就可利用双振子照射器（四振子天线阵）H面方向图比E面方向图主波瓣宽的特性，保证照射器能量均匀射向抛物面方向。
3.3.2 照射器对反射面的影响
（1）照射器对反射面产生的遮挡影响
选用照射器时，如果尺寸过大，将会产生对反射面二次辐射场的遮挡，降低口面场分布的均匀程度，辐射场主瓣变宽，副瓣电平升高，方向系数D下降。
解决措施是：
A、采用高效照射器；
B、采用后馈式馈电方式；
C、采用斜馈式馈电方式，
其原理如图6-6-6所示。
（2）照射器安装公差对辐射场的影响
①纵向偏焦
纵向偏焦指的是照射器虽安装在中心线上，但其相位中心不在抛物面的焦点位置，而是靠近或远离了焦点位置，如图6-6-7所示。
②横向偏焦
3.3.3 反射面对照射器的影响
反射面对照射器的影响，主要是经反射面的作用，把一部分电磁波投射到照射器上，也相当于被照射器再次吸收。
照射器通过波导管与发射机相连，它吸收的这部分能量将通过波导管反传
给发射机，其结果相当于照射器改变了馈电波导管的输入阻抗，造成照射器与馈线之间的阻抗失配，在馈线中产生大量驻波成份。
驻波的出现相当于波导管的传输效率下降，直接影响面天线辐射功率的有效输出。
解决这一问题的技术措施主要有：
补偿法的特点是：
①工作频带是中等的，对直径为 1.5米、焦距为0.573米的抛物面天线，驻波比小于1.4时，其工作频带为（2900～3400）MHz。
②金属圆盘产生的反射场和抛物面其余部分
产生的反射场存在相位差，造成整个抛物面天线辐射场主瓣电平稍有下降，增益稍有减小。
相当于口面场振幅作非均匀分布的结果
（2）中心挖孔或敷设吸收材料
（3）旋转极化面法
3.3.4 反射面技术公差对辐射场的影响
反射面的技术公差主要是指在制造或运输过
程中造成反射面坑凹不平的现象。
反射面表面坑凹不平将严重影响反射面的反射效果，造成辐射场方向性的畸变。
在工程上，对抛物面天线不同位置要求的技术公差大小为：
3.4 抛物面天线的参数选择
参考ppt《[PPT]§6-6 抛物面天线（very good）.ppt》。