偏馈天线是相对于正馈天线而言,是指偏馈天线的馈源和高频头的安装位置不在与天线中心切面垂直且过天线中心的直线上。因此,就没有所谓馈源阴影的影响,在天线面积,加工精度,接收频率相同的前提下,偏馈天线的增益大于正馈天线。
但无论正馈天线,还是偏馈天线,它们都是旋转抛物面的截面,只是截取的位置不同而已。正馈天线是旋转抛物面被与旋转抛物面旋转轴同心的圆柱面截得的那部分曲面,偏馈天线则是旋转抛物面被与旋转抛物面旋转轴不同心的圆柱面截得的那部分曲面。
此外,正馈天线和偏馈天线的馈源和高频头的安装位置必定在旋转抛物面的焦点上。这是由旋转抛物面的特性所决定的。即当旋转抛物面的旋转轴指向卫星时,电波经抛物面反射后会聚于焦点,且行程相等,在此给出这个结论的数学证明,设有旋转抛物面
Y2+Z2=4fX,旋转抛物面的旋转轴即X轴指向卫星,卫星在空间直角坐标系中的坐标为(a,0,0),由于a的数值非常大,可以认为电波的入射方向与 X轴平行。不失一般性,以曲面同 XOY 平面相交的曲线 Y2=4fX 为例,如图3 所示。在此曲线上任取一点A(X1,Y1),则卫星电波经 A 点反射后到焦点的行程 L=AF+AC,即,
L=a-X1+[Y12+(X1-f )2]1/2
= a-X1+[4fX1+X12-2X1f+f2]1/2
= a-X1+[X12+2X1f+f2]1/2
= a-X1+X1+f
= a+f
可见,从卫星发射的电波经抛物面任一点反射后再到焦点的行程是一个定值。由此还可以看到,有关“只有当焦距与天线口径之比,即f/D=1/4时,从卫星发射的电波经抛物面任一点反射后再到焦点的行程才是一个定值”的说法是一个错误的概念。但f/D 是设计天线的一个重要参数,在馈源已经确定的前提下,若 f/D的值过大,会造成天线后面的环境噪声进入馈源;若 f/D 的值过小,则导致天线边缘反射的电波进入不了馈源,降低天线的有效面积,如图4
所示。
偏馈天线作为旋转抛物面的一个截面,也一定服从上述结论。因此,当旋转抛物面的旋转轴指向卫星时,电波经偏馈天线反射后,一定会聚于焦点,且电波行程相等,由于电波行程相等,因而到达馈源的电波都是同相的,使进入波导的电波振幅加大,从而起到了能量会聚的作用。
基于这样的原理,后来发展出一种多焦距的板式天线,但由于这种天线有带宽的限制,应用不广。它的工作原理将在以后的文章中给予介绍。
今天,由于生产工艺的提高和产量的增加,虽然一个偏馈天线价格占整个接收系统的比重已愈来愈小,但在整个接收系统中却起着关键的作用,因此,正确地认识它的工作原理,对科学地“发烧”有积极的指导意义。
目前,市场上偏馈天线的品牌有很多,大多数产品可能由于厂家原因缺少比较全面的使用,安装说明,因此也没有提供广大爱好者关心的一个参数,焦距。由于不同生产厂生产的天线,其参数不尽一致,故在此给出通过测量,计算偏馈天线焦距的一个方法。
首先,测量偏馈天线长轴与天线外沿的两个交点 A、B 到馈源 F 的距离AF、BF,再测量 AB 的长度;
其次,将 AF、BF 代入方程组:
{AF = AFcosθ+2fBF = BFcos(θ+△θ)+2f
式中,△θ= arccos[(AF2+BF2-AB2)/2AF*BF]
最后,解此方程组,所求得的结果 f,即为天线焦距
介质天线是一根用低损耗高频介质材料(一般用聚苯乙烯)作成的圆棒,它的一端用同轴线或波导馈电。图15所示的天线是用同轴线馈电的棒状介质天线。图中1是介质棒;2是同轴线的内导体的延伸部分,形成一个振子,用以激发电磁波;3是同轴线;4是金属套筒。套筒的作用除夹住介质棒外,更主要的是反射电磁波,从而保证由同轴线的内导体激励电磁波,并向介质棒的自由端传播。
介质天线的优点是体积小,方向性尖锐;缺点是介质有损耗,因而效率不高
00d44 发表于 2009-2-25 23:09
介质天线是一根用低损耗高频介质材料(一般用聚苯乙烯)作成的圆棒,它的一端用同轴线或波导馈电。图15所示 ...
介质棒天线的原理我知道,其长度影响着方向图的增益和波束宽度。介质天线的驻波性能是跟馈电有关,跟介质长度形状有关吗?
我这仿真了一个矩形波导馈电的介质棒天线,波导内填充满ptfe介质,波导由14*9渐变到10*9,然后,伸长介质,逐渐锥削。可是驻波性能一直不好,有这个伸出的介质棒和没有是没有什么差别的。介质的长度也是对驻波没什么影响。但是如果波导部分由14*9渐变到20*9,就是是扩张的渐变,驻波比要好,但是组阵就不可以了。可不可以帮我看看,我把模型发给你,请帮我看看是哪的问题,谢谢!