天线理论-抛物面反射器

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抛物面反射器是微波天线。为了更好地理解这些天线，必须讨论抛物面反射器的概念。

频率范围

抛物面反射面天线应用的频率范围在1MHz以上。这些天线广泛用于无线电和无线应用。

工作原理

抛物线的标准定义是 - 一个点的轨迹，该点的移动方式使得它到固定点的距离（称为焦点）加上它到直线（称为准线）的距离是恒定的。

下图显示了抛物面反射器的几何形状。F点是焦点（给定进给），V是顶点。连接 F 和 V 的线是对称轴。PQ 是反射光线，其中L代表反射点所在的直线准线（也就是说它们共线）。因此，根据上述定义，F 和 L 之间的距离相对于被聚焦的波而言是恒定的。

反射波形成抛物线形状的准直波前。焦距与孔径尺寸之比（即f/D）称为“f/D比”，是抛物面反射器的重要参数。其值从0.25 到 0.50不等。

反射定律规定入射角和反射角相等。该定律与抛物线一起使用时，有助于光束聚焦。的形状

当用于反射波的目的时，抛物线表现出抛物线的一些特性，这有助于利用反射的波构建天线。

抛物线的性质

• 所有源自焦点的波反射回抛物线轴。因此，到达孔径的所有波都是同相的。

• 由于波同相，沿抛物线轴的辐射束将很强且集中。

遵循这些要点，抛物面反射器有助于以更窄的光束宽度产生高方向性。

抛物面反射器的构造和工作

如果使用抛物面反射器天线来传输信号，则来自馈源的信号会从偶极子或喇叭天线发出，以将波聚焦到抛物线上。这意味着，波从焦点发出并撞击抛物面反射器。如前所述，该波现在作为准直波前反射，以进行传输。

同一天线用作接收器。当电磁波撞击抛物线形状时，波被反射到馈电点。偶极子或喇叭天线在其馈电处充当接收器天线，接收该信号，将其转换为电信号并将其转发到接收器电路。

下图显示了抛物面反射器天线。

抛物面的增益是孔径比（D/λ）的函数。天线的有效辐射功率(ERP)是馈送到天线的输入功率与其功率增益的乘积。

通常使用波导喇叭天线作为抛物面反射面天线的馈源辐射器。除了这种技术之外，我们还为抛物面反射器天线提供了另一种馈源，称为卡塞格伦馈源。

卡塞格伦饲料

卡斯颗粒是提供给反射器天线的另一种类型的馈源。在这种类型中，与抛物面反射器不同，馈源位于抛物面的顶点。充当双曲面的凸形反射器放置在天线馈源的对面。也称为二次双曲面反射镜或副反射镜。其放置位置应使其焦点之一与抛物面的焦点重合。因此，波被反射两次。

上图展示了cassegrain feed的工作模型。

卡塞格伦天线的工作原理

当天线充当发射天线时，来自馈电的能量通过喇叭天线辐射到双曲面凹面反射器上，该反射器再次反射回抛物面反射器。信号从那里反射到空间中。因此，功率的浪费得到控制并且方向性得到改善。

当使用同一天线进行接收时，电磁波撞击反射器，被反射到凹双曲面上，并从那里到达馈源。波导喇叭天线在那里接收该信号并将其发送到接收器电路进行放大。

看看下面的图片。它显示了带有卡塞格伦馈源的抛物面反射器。

优点

以下是抛物面反射面天线的优点 -

• 小叶缩小

• 减少电力浪费

• 达到等效焦距

• 饲料可以根据我们的方便放置在任何位置

• 通过调整反射面来调整光束（变窄或变宽）

坏处

以下是抛物面反射器天线的缺点 -

• 从抛物面反射器反射的一些功率被阻挡。这成为小尺寸抛物面的问题。

应用领域

以下是抛物面反射面天线的应用 -

• 卡塞格伦馈源抛物面反射器主要用于卫星通信。

• 也用于无线电信系统。

让我们看看抛物面反射器的另一种馈源，称为公历馈源。

公历饲料

这是使用的另一种饲料。有一对特定的配置，其中馈电波束宽度逐渐增加，而天线尺寸保持固定。这种类型的饲料称为公历饲料。这里用凹形抛物面反射镜代替了卡塞格伦的凸形双曲面，当然尺寸更小

这些公历馈送型反射器可以通过四种方式使用 -

• 在焦点 F1 处使用反射器椭球副反射器的格里高利系统。

• 在焦点 F2 处使用反射器椭球副反射器的格里高利系统。

• 使用双曲面副反射器（凸面）的卡塞格伦系统。

• 使用双曲面副反射器的卡塞格伦系统（凹面，但馈源非常接近它。）

这些都只是提一下，因为它们并不流行，也没有被广泛使用。他们有自己的局限性。

该图清楚地描绘了所有类型反射器的工作模式。还有其他类型的抛物面反射器，例如 -

• 切抛物面
• 抛物柱面
• 药盒抛物面

然而，由于工作条件的限制和缺点，它们都很少被使用。

因此，在所有类型的反射面天线中，简单抛物面反射器和卡塞格伦馈电抛物面反射器是最常用的。