拋物面天線是指由拋物面反射器和位于其焦點上的照射器(饋源)組成的面天線。通常采用金屬的旋轉(zhuǎn)拋物面、切制旋轉(zhuǎn)拋物面或柱形拋物面作為反射器，采用喇叭或帶反射器的對稱振子作饋源。
產(chǎn)品定義
拋物面天線是一種單反射面型天線，利用軸對稱的旋轉(zhuǎn)拋物面作為主反射面，將饋源置于拋物面的焦點F上，饋源通常采用喇叭天線或喇叭天線陣列，如圖所示。發(fā)射時信號從饋源向拋物面輻射，經(jīng)拋物面反射后向空中輻射。由于饋源位于拋物面的焦點上，電波經(jīng)拋物面反射后，沿拋物面法向平行輻射。接收時，經(jīng)反射面反射后，電波匯聚到饋源，饋源可接收到最大信號能量。
工作原理
當(dāng)導(dǎo)體上通以高頻電流時，在其周圍空間會產(chǎn)生電場與磁場。按電磁場在空間的分布特性，可分為近區(qū)，中間區(qū)，遠(yuǎn)區(qū)。設(shè)R為空間一點距導(dǎo)體的距離，在時的區(qū)域稱近區(qū)，在該區(qū)內(nèi)的電磁場與導(dǎo)體中電流，電壓有緊密的聯(lián)系。
在的區(qū)域稱為遠(yuǎn)區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)電磁場能離開導(dǎo)體向空間傳播，它的變化相對于導(dǎo)體上的電流電壓就要滯后一段時間，此時傳播出去的電磁波已不與導(dǎo)線上的電流、電壓有直接的聯(lián)系了，這區(qū)域的電磁場稱為輻射場。
必須指出，當(dāng)導(dǎo)線的長度L遠(yuǎn)小于波長時，輻射很微弱；導(dǎo)線的長度L增大到可與波長相比擬時，導(dǎo)線上的電流將大大增加，因而就能形成較強的輻射。
發(fā)射天線正是利用輻射場的這種性質(zhì)，使傳送的信號經(jīng)過發(fā)射天線后能夠充分地向空間輻射。如何使導(dǎo)體成為一個有效輻射體導(dǎo)系統(tǒng)呢？這里我們先分析一下傳輸線上的情況，在平行雙線的傳輸線上為了使只有能量的傳輸而沒有輻射，必須保證兩線結(jié)構(gòu)對稱，線上對應(yīng)點電流大小和方向相反，且兩線間的距離《π。要使電磁場能有效地輻射出去，就必須破壞傳輸線的這種對稱性，如采用把二導(dǎo)體成一定的角度分開，或是將其中一邊去掉等方法，都能使導(dǎo)體對稱性破壞而產(chǎn)生輻射。
主要分類
拋物面天線的類型主要有前饋拋物面天線；卡塞格倫天線；格里高利天線；環(huán)焦天線
卡塞格倫天線
卡塞格倫天線由三部分組成，即主反射器、副反射器和輻射源。其中主反射器為旋轉(zhuǎn)拋物面，副反射面為旋轉(zhuǎn)雙曲面。在結(jié)構(gòu)上，雙曲面的一個焦點與拋物面的焦點重合，雙曲面焦軸與拋物面的焦軸重合，而輻射源位于雙曲面的另一焦點上，如下圖所示。它是由副反射器對輻射源發(fā)出的電磁波進(jìn)行的一次反射，將電磁波反射到主反射器上，然后再經(jīng)主反射器反射后獲得相應(yīng)方向的平面波波束，以實現(xiàn)定向發(fā)射。
當(dāng)輻射器位于旋轉(zhuǎn)雙曲面的實焦點處時，由發(fā)出的射線經(jīng)過雙曲面反射后的射線，就相當(dāng)于由雙曲面的虛焦點直接發(fā)射出的射線。因此只要是雙曲面的虛焦點與拋物面的焦點相重合，就可使副反射面反射到主反射面上的射線被拋物面反射成平面波輻射出去。
卡塞格倫天線相對于拋物面天線來講，它將饋源的輻射方式由拋物面的前饋方式改變?yōu)楹箴伔绞剑@使天線的結(jié)構(gòu)較為緊湊，制作起來也比較方便。另外卡塞格倫天線可等效為具有長焦距的拋物面天線，而這種長焦距可以使天線從焦點至口面各點的距離接近于常數(shù)，因而空間衰耗對饋電器輻射的影響要小，使得卡塞格倫天線的效率比標(biāo)準(zhǔn)拋物面天線要高。
格里高利天線
格里高利天線也是一種雙反射面天線，也由主反射面、副反射面及饋源組成。與卡塞格倫天線不同的是，它的副反射面是一個橢球面。饋源置于橢球面的一個焦點上，橢球面的另一個焦點與主反射面的焦點重合。格里高利天線的許多特性都與卡塞格倫天線相似，不同的是橢球面的焦點是一個實焦點，所有波束都匯聚于這一點。
環(huán)焦天線
對衛(wèi)星通信天線的總要求是在寬頻帶內(nèi)有較低的旁瓣、較高的口面效率及較高的G/T值，當(dāng)天線的口面較小時，使用環(huán)焦天線能較好地同時滿足這些要求。因此，環(huán)焦天線特別適用于VSAT地球站。
環(huán)焦天線由主反射面、副反射面和饋源喇叭三部分組成，結(jié)構(gòu)如圖所示。主反射面為部分旋轉(zhuǎn)拋物面，副反射面由橢圓弧CB繞主反射面軸線OC旋轉(zhuǎn)一周構(gòu)成，饋源喇叭位于旋轉(zhuǎn)橢球面的一個焦點M上。由饋源輻射的電波經(jīng)副反射面反射后匯聚于橢球面的另一焦點M’，M’是拋物面OD的焦點，因此，經(jīng)主反射面反射后的電波平行射出。由于天線是繞機械軸的旋轉(zhuǎn)體，因此焦點M’構(gòu)成一個垂直于天線軸的圓環(huán)，故稱此天線為環(huán)焦天線。環(huán)焦天線的設(shè)計可消除副反射面對對電波的阻擋，也可基本消除副反射面對饋源喇叭的回射，饋源喇叭和副反射面可設(shè)計得很近，這樣有利于在寬頻帶降低天線的旁瓣和駐波比，提高天線效率。缺點是主反射面地利用率低
發(fā)明歷史
拋物面天線是由德國物理學(xué)家海因里希。赫茲在他在1887年發(fā)現(xiàn)無線電波時發(fā)明的。在他歷史性的實驗中他利用圓柱拋物面反射面與火花激勵偶極子天線在焦點處傳輸和接收。
主要特點
拋物面天線的主要優(yōu)勢是它的高方向性。它的功能類似于一個探照燈或手電筒反射器，向一個特定的方向匯聚無線電波到狹窄的波束，或從一個特定的方向接收無線電波。拋物面天線有一些最高的收益，也就是說，他們可以生產(chǎn)最窄波束寬度，不論天線的類型。為了實現(xiàn)窄波束寬度，拋物面反射器必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所使用的無線電波的波長，所以拋物面天線是用于高頻無線電頻譜的一部分（UHF和SHF），在這個頻段，波長小到可以使用反射面反射。
拋物面天線用作點對點通信的高增益天線，用于微波轉(zhuǎn)播環(huán)節(jié)等，把附近的城市之間的電話和電視信號，無線WAN/LAN鏈接數(shù)據(jù)通信、衛(wèi)星通信和衛(wèi)星通信天線。他們也用于射電望遠(yuǎn)鏡。
使用的其他大型拋物面天線是雷達(dá)天線，需要傳輸?shù)恼鵁o線電波來定位船只、飛機和導(dǎo)彈等對象。隨著家用衛(wèi)星電視接收器，拋物面天線已經(jīng)成為現(xiàn)代國家的共同特征。
口徑計算
焦徑比與輻射方向角的關(guān)系
拋物面天線的與饋源的輻射方向角Q的關(guān)系
（稱為焦徑比，其中F是拋物面的焦距，D是拋物面在垂直于軸線的面上投影的口徑直徑）與饋源的方向角Q是從屬關(guān)系，也就是說只有饋源的方向角確定以后才能確定你所要制作的拋物面天線的直徑及焦距。作為一個業(yè)余愛好者只知道是不夠的，如何才能使一條天線與饋源的配套即采用合適的，這個問題很重要，它直接影響天線系統(tǒng)的效率及信噪比等。圖1-1所示Q是饋源所固有的，饋源確定了，Q也就確定了。
制作天線首先要決定饋源，只有饋源的方向角為已知，才能按不同的制作不同直徑的天線，而不應(yīng)制作好了天線以后才制作饋源，因為這樣一來很難達(dá)到理想的效果，必定產(chǎn)生如圖1-2或圖1-3的情況。圖1-2的情況會使地面反射的雜波進(jìn)入饋源，而且天線邊緣的微波和繞射波也會進(jìn)入饋源，使得天線接收系統(tǒng)的信噪比減小。圖的情況則會使天線的利用率降低造成人為的浪費而且信號的旁瓣也同時進(jìn)入了饋源。與Q的關(guān)系是：。
所以先有饋源方向角再根據(jù)你所要制作多少直徑的天線而后確定，然后根據(jù)拋物線方程：繪制出模。拋物線天線的口徑可用下式計算：
為接收信號的波長，G為設(shè)計的天線增益，K為天線的效率。）
參考資料 >