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(duì)其相關(guān)概念做一介紹。

欲更多了解拋物面天線相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)標(biāo)與行標(biāo)）情況介紹的請(qǐng)進(jìn)入。

一、拋物面天線

1、拋物面天線的相關(guān)術(shù)語(yǔ)與定義

在我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14733.10《電信術(shù)語(yǔ) 天線》中給出了有關(guān)拋物面天線的術(shù)語(yǔ)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(duì)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(yǔ)與定義

另外，還有一種被稱作柵格拋物面天線，在我國(guó)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(diǎn)源發(fā)射的球面波轉(zhuǎn)換成平面波的特點(diǎn)，形成一個(gè)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(diǎn)上的初級(jí)輻射器（又稱饋源），這是弱方向性天線，常用的是帶反射圓盤(pán)的半波振子或小喇叭天線。饋源與饋線相連，由饋線傳來(lái)的微波信號(hào)經(jīng)饋源轉(zhuǎn)換為初級(jí)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(gè)重要性質(zhì)。因此，當(dāng)照射器位于拋物面的焦點(diǎn)F時(shí)，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(gè)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(gè)高方向性的波束。由于拋物面能將位于焦點(diǎn)處的點(diǎn)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(diǎn)。

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(diǎn)；f=OF是拋物面的焦距；原點(diǎn)O是拋物面的頂點(diǎn)；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(gè)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(zhǎng)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(guó)國(guó)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(hào)、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(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14733.10《電信術(shù)語(yǔ) 天線》中給出的卡塞格林天線的術(shù)語(yǔ)稱為卡塞格林反射器天線，其定義及中英文對(duì)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(shí)它是從拋物面天線演變而來(lái)。它由兩個(gè)反射面，一個(gè)作為主反射面，另一個(gè)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(chǎng)，根據(jù)這種天線系統(tǒng)的幾何關(guān)系很容易了解這一點(diǎn)。

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(diǎn)F放在旋轉(zhuǎn)雙曲面的另一焦點(diǎn)O₁上時(shí)，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(chǎng)。這是因?yàn)辄c(diǎn)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(diǎn)O₁處發(fā)出的射線相重合，也就是從點(diǎn)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(diǎn)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(lì)從前饋方式改為后饋方式，饋源可以安裝在拋物面頂點(diǎn)附近，不僅饋源安裝容易，使整個(gè)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(zhǎng)的拋物面天線，因?yàn)殚L(zhǎng)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(shuō)用較短的軸向尺寸的卡塞格林天線得到了長(zhǎng)軸向尺寸的長(zhǎng)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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