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馈源

馈源是抛物面天线、卡塞格伦天线的基本组成部分,是高增益天线的初级辐射器。它把高频电流或束缚电磁波变成辐射的电磁波能量,通常是一个弱方向性天线。 [1]

馈源的电性能和机械结构对整个天线性能有很大的影响。为了保证天线的性能,对馈源提出了如下的要求:

①馈源应有适当的照射方向图,保证对抛物面有均匀的照射,能使反射面口径上获得需要的场分布;波瓣应以轴旋转对称,副瓣与尾瓣应尽量地小。

②馈源必须具有理想的辐射场相位。

③馈源的结构应对主面辐射的遮挡尽可能小。

④在通频带内,要求馈源与馈线、馈源与天线均匹配良好,以产生极小的反射。

⑤馈源要有符合要求的极化特性,足够的功率容量以及能抗雨雾水汽的浸蚀。

馈源根据工作方式,有前馈馈源和后馈馈源两种。

前馈馈源如图5-4所示。它由一个带波纹槽的圆波导辐射器、介质片移相器和圆-矩过渡器组成。

圆波导辐射器的相位中心与抛物面天线的焦点F要重合,在出厂前能通过试验已经确定了焦点F的准确位置,到使用现场安装好即成,不再需要调整。 [1]

后馈馈源如图5-5所示。它由赋形副反射器②、介质加载圆锥喇叭③、圆波导销钉移相器④、和圆-矩过渡器⑤组成。接收到的电磁波经由抛物面①反射到达赋形副反射器,经副反射器再次反射后会聚于圆锥喇叭的相位中心。 [1]

经过赋形副反射器比标准的双曲面曲率更大,所以能在抛物面口面上形成均匀的幅度分布,由于抛物面口径仅80个波长,口面上造成的相位差不太大,因而它比标准的卡塞格伦天线(抛物面+双曲面)有更高的效率。

介质加载的圆锥喇叭由普通的圆锥喇叭和在它里面加的一段介质材料衬套组合而成,它与圆锥喇叭相比,E面和H面有等宽的波束宽度和相同的相位中心。 [1]

在微波中继通信中常采用的馈源有:振子型馈源、喇叭型馈源、双隙缝馈源等。各种馈源各有特点,分别适用于不同场合。图7-8表示了几种常用馈源。(a)图为带圆盘的振子馈源,它适用于低频同轴电缆馈电的天线。这种馈源结构简单,但性能欠佳,方向图不理想,频带较窄。图(b)(c)表示的喇叭天线易于制造,频带也较宽,但很难满足上述对馈源的第①点要求。图(d)的变张角喇叭和图(e)的波纹喇叭都是具有良好辐射特性的高效率馈源,它们的方向图旋转对称性好,副瓣电平极低,交叉极化低,有明确的相位中心,所以被广泛地应用于改形卡塞格伦天线中,但设计和加工较复杂,成本也相应较高。 [2]

馈源是天线的心脏,它用作高增益聚焦天线的初级辐射器,为抛物面天线提供有效的照射,对经反射面反射而来的电磁波进行整理,使其极化方向一致,并进行阻抗变换,使馈源中由圆波导传播的电磁波能够变换成调频头中由矩形波导传播的电磁波,从而提高天线效率。


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