反射面天線是一種利用金屬反射面形成的天線,它可以產生預定的波束。這種天線的饋源可以是單一的振子或振子陣列,也可以是喇叭或喇叭陣列。反射面的數量可以是一個或者多個,分別被稱為單反射面天線和雙反射面天線。常見的反射面天線包括旋轉拋物面天線、柱形拋物面天線、切割拋物面天線、球形反射面天線、喇叭拋物面天線、角形反射面天線、卡塞格林天線以及變形卡塞格林天線等。反射面天線的增益通常高于線天線,而且工作頻率越高、反射面口徑越大,天線的增益也就越高。它廣泛應用于微波和毫米波波段,常見于衛星通信、微波通信、雷達、遙感以及生物電子技術等領域。
歷史
反射面天線的出現是天線工作頻率不斷提高的結果。早期的天線工作頻段為短波、超短波,波長尺度很大,不能像光那樣被反射、匯聚,因此天線的主要形式為線天線,這也是“天線”一詞的歷史來源。但隨著技術的進步,尤其是經歷了兩次世界大戰,軍事需求極大推動了人類在頻率空間的開拓,進入了微波頻段(300MHz ~ 3000GHz)。微波的波長在1米以下,散射特性已經與光相近,因此光學領域中早已成熟的反射面技術開始應用于微波頻段。
在光學領域,人們最早掌握的反射面技術是牛頓望遠鏡(也稱牛頓式反射望遠鏡),此后又掌握了卡塞格倫(Cassegrain)、格里高利(Gregorian)等幾種典型的反射式望遠鏡技術,這些技術在本質上都是通過增大輻射口徑獲取高角分辨率,后來陸續被用于天線領域。最簡單的反射面天線與牛頓望遠鏡類似,把一個饋源放在拋物面的焦點上,形成高增益的定向波束。卡塞格倫、格里高利反射面系統用于天線,成為兩類主要的雙反射面天線的形式。
反射面天線的大量應用,除了得益于頻率的不斷提高,還得益于饋源技術的進步。反射面天線的饋源是一個增益較低的天線,早期一般采用線天線,如半波振子,但是這類天線作為饋源,由于方向性很弱,能量泄露很多,不能提高反射面天線的效率。采用喇叭天線(也是“孔徑天線”的一種)作為饋源,能夠提供更好的照射,尤其是1960年代以后出現的波紋喇叭天線技術,使反射面天線的效率大幅度提高,也擴大了反射面天線的應用領域,成為獲取高增益的主要途徑。
分類
反射面天線的分類方法有很多。
(1)按反射面數量分,可分為單反射面天線、雙反射面天線、多反射面天線等。在雙反射面天線中,按反射面的曲面類型,又可分為:
- 卡塞格倫天線:主反射面母線為拋物面,副反射面母線為雙葉雙曲面的一支;
- 格里高利天線:主反射面母線為拋物面,副反射面母線為橢圓;
- 環焦天線:主反射面的母線為拋物線,副反射面為母線為橢圓,但都不以各自對稱軸為旋轉軸;
- 雙拋物面天線:主、副反射面母線都是拋物面。
(2),可等。
(3)按曲面形式分,可分為標準曲面(曲面由解析方程給出)天線、賦形(Shaped)反射面(曲面由數值給出)天線等。
(4)按曲面生成方式分,可分為柱面天線、旋轉面天線等。
(5),可分為、陣列饋源反射面天線等。
(6),可分為、衛星電視接收(TVRO)天線、等。
參考資料 >
衛星通信反射面天線的技術研究.衛星通信反射面天線的技術研究.2024-10-30