天線理論 - 拋物面反射器

---

---

拋物面反射器是微波天線。為了更好地理解這些天線，必須討論拋物面反射器的概念。

頻率範圍

拋物面反射器天線的應用頻率範圍高於 1MHz。這些天線廣泛用於無線電和無線應用。

工作原理

拋物線的標準定義是 - 一個點軌跡，該點以這樣的方式移動，即它到固定點（稱為焦點）的距離加上它到一條直線（稱為準線）的距離是恆定的。

下圖顯示了拋物面反射器的幾何形狀。點F是焦點（饋電點），V是頂點。連線 F 和 V 的線是對稱軸。PQ 是反射射線，其中L表示反射點所在的準線（表示它們是共線的）。因此，根據上述定義，F 和 L 之間的距離相對於被聚焦的波是恆定的。

反射波在拋物線形狀之外形成一個準直波陣面。焦距與孔徑尺寸（即 f/D）的比率稱為“f/D 比”，是拋物面反射器的一個重要引數。其值在0.25 到 0.50之間變化。

反射定律指出入射角和反射角相等。當此定律與拋物線一起使用時，有助於聚焦波束。用於反射波目的的

拋物線的形狀在反射波時表現出一些拋物線的特性，這些特性有助於利用反射波構建天線。

拋物線的特性

• 所有起源於焦點的波都反射回拋物線軸。因此，到達孔徑的所有波都同相。

• 由於波同相，因此沿拋物線軸的輻射波束將很強且集中。

根據這些要點，拋物面反射器有助於產生具有較窄波束寬度的較高方向性。

拋物面反射器的構造和工作原理

如果拋物面反射器天線用於發射訊號，則來自饋電的訊號會從偶極子或喇叭天線發出，以將波聚焦到拋物線上。這意味著波從焦點發出並照射到拋物面反射器上。現在，正如前面所討論的那樣，此波被反射為準直波陣面，以進行傳輸。

同一根天線用作接收器。當電磁波撞擊拋物線的形狀時，波會被反射到饋電點。作為饋電處接收天線的偶極子或喇叭天線接收此訊號，將其轉換為電訊號並將其轉發到接收器電路。

下圖顯示了拋物面反射器天線。

拋物面的增益是孔徑比(D/λ)的函式。天線的有效輻射功率(ERP)是饋送到天線的輸入功率與其功率增益的乘積。

通常，波導喇叭天線用作拋物面反射器天線的饋電輻射器。除了這種技術之外，我們還對拋物面反射器天線提供了另一種型別的饋電，稱為卡塞格倫饋電。

卡塞格倫饋電

卡塞格倫是提供給反射器天線的另一種饋電型別。在這種型別中，饋電位於拋物面的頂點，這與拋物面反射器不同。一個凸形反射器，充當雙曲線，放置在天線饋電的對面。它也被稱為次級雙曲線反射器或副反射器。它的放置位置使得其一個焦點與拋物線的焦點重合。因此，波被反射兩次。

上圖顯示了卡塞格倫饋電的工作模型。

卡塞格倫天線的工作原理

當天線充當發射天線時，來自饋電的能量透過喇叭天線輻射到雙曲線凹面反射器上，然後反射回拋物面反射器上。訊號從那裡反射到太空中。因此，控制了功率的浪費並提高了方向性。

當同一根天線用於接收時，電磁波撞擊反射器，反射到凹面雙曲線上，然後從那裡到達饋電。一個波導喇叭天線在那裡接收此訊號並將其傳送到接收器電路進行放大。

請檢視下圖。它顯示了一個帶卡塞格倫饋電的拋物面反射器。

優點

以下是拋物面反射器天線的優點：

• 減少旁瓣

• 減少功率損耗

• 實現等效焦距

• 饋電可以根據我們的方便放置在任何位置

• 透過調整反射面來調整波束（縮小或加寬）

缺點

以下是拋物面反射器天線的缺點：

• 從拋物面反射器反射的一些功率會被阻擋。對於小尺寸拋物面，這成為一個問題。

應用

以下是拋物面反射器天線的應用：

• 卡塞格倫饋電拋物面反射器主要用於衛星通訊。

• 也用於無線電信系統。

讓我們看看另一種型別的饋電，稱為格里高利饋電，用於拋物面反射器。

格里高利饋電

這是另一種使用的饋電型別。存在一對特定的配置，其中饋電波束寬度逐漸增加，而天線尺寸保持固定。這種型別的饋電稱為格里高利饋電。在這裡，卡塞格倫的凸形雙曲線被一個凹形拋物面反射器所取代，當然，它尺寸更小。

這些格里高利饋電型反射器可以用四種方式使用：

• 在焦點 F1 處使用反射橢球副反射器的格里高利系統。

• 在焦點 F2 處使用反射橢球副反射器的格里高利系統。

• 使用雙曲線副反射器（凸）的卡塞格倫系統。

• 使用雙曲線副反射器（凹，但饋電非常靠近它）的卡塞格倫系統。

這些都只是為了提及，因為它們並不流行，也沒有得到廣泛應用。它們有其侷限性。

該圖清楚地描繪了所有型別反射器的工作模式。還有其他型別的拋物面反射器，例如：

• 截斷拋物面
• 拋物面圓柱體
• 藥盒拋物面

然而，由於它們在工作條件下存在侷限性和缺點，因此所有這些都極少使用。

因此，在所有型別的反射器天線中，簡單的拋物面反射器和卡塞格倫饋電拋物面反射器是最常用的。