微波通信系統(tǒng)天線，最常用到的類型是我們常稱為的拋物面天線和卡塞格林天線，現(xiàn)對其相關(guān)概念做一介紹。

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一、拋物面天線

1、拋物面天線的相關(guān)術(shù)語與定義

在我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14733.10《電信術(shù)語 天線》中給出了有關(guān)拋物面天線的術(shù)語有：拋物面反射器、拋物環(huán)面反射器、拋物面反射器天線、拋物柱面天線，它們的定義及中英文對照等匯集在下表1-1中。

表1-1：關(guān)于拋物面天線與卡塞格林天線的術(shù)語與定義

另外，還有一種被稱作柵格拋物面天線，在我國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 508.2《柵格拋物面通信天線技術(shù)條件》中的定義是：一定數(shù)量、一定截面形狀的拋物面金屬條按一定間隔、一定規(guī)律、平行排列，它們所在切面為一旋轉(zhuǎn)拋物面，以此作為反射面的天線。

2、拋物面天線的結(jié)構(gòu)

微波通信中通常使用旋轉(zhuǎn)拋物面天線，它主要利用拋物反射面所具有的將點源發(fā)射的球面波轉(zhuǎn)換成平面波的特點，形成一個聚合的波束，向指定的方向輻射電磁波。

旋轉(zhuǎn)拋物面天線的結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。它由兩部分組成，一部分是旋轉(zhuǎn)拋物反射面，其形狀是由拋物線繞其軸線旋轉(zhuǎn)而成的，是用金屬制成的反射鏡；另一部分是安裝在拋物面焦點上的初級輻射器（又稱饋源），這是弱方向性天線，常用的是帶反射圓盤的半波振子或小喇叭天線。饋源與饋線相連，由饋線傳來的微波信號經(jīng)饋源轉(zhuǎn)換為初級輻射的球面電磁波投向拋物面，拋物面再將此球面電磁波轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫娌ㄉ湎蚩臻g。

圖1-2：旋轉(zhuǎn)拋物面天線結(jié)構(gòu)及幾何關(guān)系

旋轉(zhuǎn)拋物面具有如下表1-2所示的兩個重要性質(zhì)。因此，當(dāng)照射器位于拋物面的焦點F時，由照射器發(fā)射到反射面的球面波可以經(jīng)反射后形成一個平面等相位輻射口面，波以此等相位輻射口面作為二次輻射源，產(chǎn)生一個高方向性的波束。由于拋物面能將位于焦點處的點源發(fā)出的球面波反射形成平面波波束，因而具有強(qiáng)方向性、高增益和低損耗的特點。

表1-2：旋轉(zhuǎn)拋物面具有的重要性質(zhì)

在圖1-2中，A是拋物面的口徑面積，它是由拋物面的邊緣線形成的；F是拋物面的焦點；f=OF是拋物面的焦距；原點O是拋物面的頂點；OZ是拋物面的軸線；2φ₀是拋物面的張角；2R₀ = D₀是口面直徑。

3、拋物面天線的主要性能參數(shù)

影響拋物面天線性能的一個幾何參數(shù)是口徑焦距比D₀/ f或口徑張角2φ₀，二者有如下關(guān)系

拋物面天線的增益G可用天線口徑面積A用下式表示，式中，η是拋物面天線的口徑利用系數(shù)，定義為天線有效面積Ae與拋物面天線口徑面積之比值，一般只能達(dá)到50%~60%。

G = 4πAη / λ²

或

拋物面天線的半功率角可根據(jù)天線尺寸和波長按近似公式估算，即

θ_3dB = （λ/2R₀）×70°

4、拋物面天線的型譜系列

在我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6361《微波接力通信系統(tǒng) 拋物面天線型譜系列》中，規(guī)定了微波接力通信系統(tǒng)拋物面天線的頻段、型號、口徑增益、半功率角、前后比、駐波比、隔離度和交叉極化鑒別率等（不涉及天線的結(jié)構(gòu)和饋電方式），適用于工作頻率在0.335~40GHz的微波接力通信系統(tǒng)拋物面天線

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二、卡塞格林天線

1、卡塞格林天線的定義

在我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14733.10《電信術(shù)語 天線》中給出的卡塞格林天線的術(shù)語稱為卡塞格林反射器天線，其定義及中英文對照等也匯集在表1-1中。由定義可知，它是拋物面天線的一種特殊形式。

2、卡塞格林天線的結(jié)構(gòu)

卡塞格林天線是雙反射面天線，被廣泛使用，如圖2-2所示，其實它是從拋物面天線演變而來。它由兩個反射面，一個作為主反射面，另一個作為副反射面。這種天線，饋源輻射的電磁波首先射向副反射面，副反射面反射后再射向主反射面，經(jīng)主反射面反射以后才射向遠(yuǎn)區(qū)的空間。主反射面仍是旋轉(zhuǎn)拋物面，副反射面是一葉旋轉(zhuǎn)雙曲面，經(jīng)副、主反射面兩次反射后在拋物面上得到的仍是同相的口面場，根據(jù)這種天線系統(tǒng)的幾何關(guān)系很容易了解這一點。

圖2-2：卡塞格林天線示意圖

當(dāng)將饋源的相位中心放在O₂上，把拋物面的焦點F放在旋轉(zhuǎn)雙曲面的另一焦點O₁上時，在O₂的饋源發(fā)出的球面波經(jīng)兩次反射后在拋物面口面上得到的是同相的初始場。這是因為點饋源在O₂發(fā)出的入射線O₂P經(jīng)雙曲面反射而成的反射線將和從拋物面焦點O₁處發(fā)出的射線相重合，也就是從點O₂發(fā)出經(jīng)雙曲面反射后射向拋物面的射線在行進(jìn)方向上與從拋物面的焦點直接發(fā)出的射線相同。因此，經(jīng)拋物面反射后的射線都與拋物面軸線平行。

卡塞格林天線把普通拋物面天線的激勵從前饋方式改為后饋方式，饋源可以安裝在拋物面頂點附近，不僅饋源安裝容易，使整個天線的結(jié)構(gòu)較為緊湊，而且提高了天線饋電系統(tǒng)的電氣性能，降低饋線損耗，天線饋線系統(tǒng)的匹配更好。

卡塞格林天線可以等效為焦距更長的拋物面天線，因為長焦距拋物面天線的性能比短焦距拋物面天線的性能好，也就是說用較短的軸向尺寸的卡塞格林天線得到了長軸向尺寸的長焦距拋物面天線的性能。因此，卡塞格林天線效率通常比標(biāo)準(zhǔn)拋物面天線高。

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