更新时间:2022-03-22 15:55
反射面天线(又称“面天线”。)利用金属反射面形成预定波束的天线。其馈源可以是振子或振子阵列,也可以是喇叭或喇叭阵列。反射面可一个,也可两个。前者称为“单反射面天线”,后者称为“双反射面天线”。常用的有旋转抛物面天线、柱形抛物面天线、切割抛物面天线、球形反射面天线、喇叭抛物面天线、角形反射面天线、卡塞格林天线、变形卡塞格林天线等。增益一般均高于线天线,且工作频率愈高、反射面口径尺寸愈大,天线的增益就愈高。常用于微波和毫米波波段,在卫星通信、微波通信、雷达、遥感、生物电子技术中均获得广泛应用。
反射面天线的出现是天线工作频率不断提高的结果。早期的天线工作频段为短波、超短波,波长尺度很大,不能像光那样被反射、汇聚,因此天线的主要形式为线天线,这也是“天线”一词的历史来源。但随着技术的进步,尤其是经历了两次世界大战,军事需求极大推动了人类在频率空间的开拓,进入了微波频段(300MHz ~ 3000GHz)。微波的波长在1米以下,散射特性已经与光相近,因此光学领域中早已成熟的反射面技术开始应用于微波频段。
在光学领域,人们最早掌握的反射面技术是牛顿望远镜(也称反射式望远镜),此后又掌握了卡塞格伦(Cassegrain)、格里高利(Gregorian)等几种典型的反射式望远镜技术,这些技术在本质上都是通过增大辐射口径获取高角分辨率,后来陆续被用于天线领域。最简单的反射面天线与牛顿望远镜类似,把一个馈源放在抛物面的焦点上,形成高增益的定向波束。卡塞格伦、格里高利反射面系统用于天线,成为两类主要的双反射面天线的形式。
反射面天线的大量应用,除了得益于频率的不断提高,还得益于馈源技术的进步。反射面天线的馈源是一个增益较低的天线,早期一般采用线天线,如半波振子,但是这类天线作为馈源,由于方向性很弱,能量泄露很多,不能提高反射面天线的效率。采用喇叭天线(也是“孔径天线”的一种)作为馈源,能够提供更好的照射,尤其是1960年代以后出现的波纹喇叭天线技术,使反射面天线的效率大幅度提高,也扩大了反射面天线的应用领域,成为获取高增益的主要途径。
反射面天线的分类方法有很多。
(1)按反射面数量分,可分为单反射面天线、双反射面天线、多反射面天线等。在双反射面天线中,按反射面的曲面类型,又可分为:
- 卡塞格伦天线:主反射面母线为抛物面,副反射面母线为双叶双曲面的一支;
- 格里高利天线:主反射面母线为抛物面,副反射面母线为椭圆;
- 环焦天线:主反射面的母线为抛物线,副反射面为母线为椭圆,但都不以各自对称轴为旋转轴;
- 双抛物面天线:主、副反射面母线都是抛物面。
(2),可等。
(3)按曲面形式分,可分为标准曲面(曲面由解析方程给出)天线、赋形(Shaped)反射面(曲面由数值给出)天线等。
(4)按曲面生成方式分,可分为柱面天线、旋转面天线等。
(5),可分为、阵列馈源反射面天线等。
(6),可分为、卫星电视接收(TVRO)天线、等。