RF电路设计讲座（1）射频、微波天线技术探微

文章摘要：如下图所示是一个有趣的天线之横切面，是将一个喇叭天线当成一个抛物面反射器（parabolic reflector）的一部份。 反射器的每一面被包在喇叭天线的延伸面里（在上图中，开口大的部位），变成类似盘子（dish）的形状，导致天线的旁波（side lobe）变得很小。Penzias与Wilson就是利用这种天线在贝尔实验室里，观察宇宙的背景微波（并赢得诺贝尔奖）。下面列出了各式天线的近似指向性（增益）和远场边界以供参考： 反射器天线反射器天线包括：*平面反射器*抛物面反射器*球形反射器（例如： Arecibo） *多波束（multibeam）反射器天线*使用电流天线做为反射器可将一个电流天线

RF电路设计讲座（1）射频、微波天线技术探微,标签：电路板,切片,微电脑切片机,http://www.88dzw.com

如下图所示是一个有趣的天线之横切面，是将一个喇叭天线当成一个抛物面反射器（parabolic reflector）的一部份。
　

反射器的每一面被包在喇叭天线的延伸面里（在上图中，开口大的部位），变成类似盘子（dish）的形状，导致天线的旁波（side lobe）变得很小。Penzias与Wilson就是利用这种天线在贝尔实验室里，观察宇宙的背景微波（并赢得诺贝尔奖）。

下面列出了各式天线的近似指向性（增益）和远场边界以供参考：
　

反射器天线

反射器天线包括：
*平面反射器
*抛物面反射器
*球形反射器（例如： Arecibo）
*多波束（multibeam）反射器天线
*使用电流天线做为反射器

可将一个电流天线（例如：一个双极天线）放在一个导电平面前，来产生一个定向天线。 当间距为 0.1-0.3λ 时，一个 λ/2 双极天线的增益大约是 6 dB（这是 6 dBd的意思，也就是 8 dBi ，因为一个双极天线的增益是 2 dBi）。


一个角落反射器（corner reflector）增加了增益值。当双极天线的间距为 0.5λ时的增益是 10 dBd；而当间距是 1.5λ时，增益是 13 dBd。利用抛物面圆柱状的反射器可以得到额外的增益，这种抛物面圆柱状的天线经常在移动电话基地台见到。

抛物面反射器天线

曲面的反射器，特别是抛物面反射器可提供更大的增益。抛物面反射器天线的增益 ，本质上是与同直径之孔径天线相同的。
　

上图显示了在设计抛物面天线时，所需面对的取舍问题：弧面对应的夹角和馈线的指向性。如果给定一个直径与焦距长度，对弧面直径Ｄ所对应的夹角而言，此馈线场型太宽了，将造成能量大量溢出，导致增益减少且天线温度增高。反之，如果所对应的夹角大于馈线的「半功率波束宽度（Half Power Beam Width；HPBW）」，将会导致照射度不一致，且在边缘部位会逐渐减弱，并伴随着辐射效益与增益的损失。

理想的做法是，将馈线的指向性和抛物面天线所对应的夹角相互匹配，这就是抛物面反射器的比率公式 f/D。因为减少能量的溢出量，故它可能会降低 T 多过于降低 G，因而增加了 G/T值，常见的选择是在抛物面天线的边缘，降低照射度10 dB。

反射器馈线的结构

反射器必须在天线的焦点处提供讯号，其方法是利用任何的电流式或孔径式的辐射器。馈给的位置可以在主焦点处，或者在那儿可以有一个副反射器，用来减少屏蔽（blockage）之所需以及免除要在焦距处支持馈线的复杂度。实际的馈给位置是位在抛物面的中央，最大的优点是减少馈线的损失，并支撑重量。

有两种可行的副反射器结构：Cassegrain结构是在焦距前使用一个凸面副反射器；而Gregorian结构是在离焦距很远的地方使用一个凹面副反射器。提供无线望远（radio telescope）用途的天线则常使用Newtonian结构，它在焦距处放置一个小反射器，并将馈线置于主反射器的侧边。

反射器天线的馈给位置可能会偏移到抛物面区段的侧边，它的优点是减少屏蔽，并降低因能量溢出而产生的噪声。

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