14.双反射面天线

双曲面反射原理双曲面反射原理是光线在双曲面上反射的现象和规律的总称。

在物理学和光学领域中，双曲面被广泛应用于各种光学设备和反射器件中，例如卫星天线、车灯反射器、望远镜镜片等。

一、双曲面反射的基本原理1. 双曲面的定义双曲面是一个由两个相交的平面旋转而成的曲面，其形状类似于打开的抛物面，具有两个焦点和两个独立的曲率半径。

2. 反射定律根据反射定律，入射角等于反射角。

当光线照射到双曲面上时，根据双曲面的几何形状以及入射光线与曲面的相对位置，光线将会以一定的角度反射出去。

3. 双曲面的反射性质双曲面具有特殊的凹凸形状，能够将入射光线按照一定的规律反射出去。

通过调整双曲面的参数，可以控制反射的强度、方向和形状。

二、双曲面反射的应用1. 卫星天线卫星天线利用双曲面反射原理来接收和发射信号。

通过调整双曲面的形状和参数，可以实现对特定频率的信号的聚集和发散，从而实现卫星信号的接收和传输。

2. 车灯反射器车灯反射器利用双曲面反射原理来提高汽车前照灯和后尾灯的照明效果。

通过合理设计双曲面的形状和曲率，可以使光线得到更好的聚焦和散射，提高行车安全性。

3. 望远镜镜片望远镜镜片利用双曲面反射原理来聚焦和放大光线。

双曲面镜片具有特殊的曲率和形状，可以使光线按照一定的规律在镜面上反射，从而实现观察远处物体的目的。

4. 太阳能反射器太阳能反射器利用双曲面反射原理来聚焦和集中太阳能。

通过设计合适的双曲面形状和曲率，可以使太阳光线在反射器表面集中，提高太阳能的收集效率。

5. 摄像机镜头摄像机镜头利用双曲面反射原理来聚焦和调整光线的入射角度。

通过调整双曲面镜片的形状和曲率，可以使光线在镜片上反射并聚焦到摄像机感光元件上，实现图像的清晰和变焦效果。

三、结论双曲面反射原理是光学领域中重要的原理和应用之一。

通过合理设计和利用双曲面的几何形状和性质，可以实现对光线的聚焦、散射、放大和集中，从而应用于各种光学设备和反射器件中。

深入理解双曲面反射原理对于光学技术的发展和应用具有重要的意义。

天线是卫星通信系统的重要组成部分，是地球站射频信号的输入和输出通道，天线系统性能的优劣影响整个通信系统的性能。

地球站与卫星之间的距离遥远，为保证信号的有效传输，大多数地球站采用反射面型天线。

反射面型天线的特点是方向性好，增益高，便于电波的远距离传输。

反射面的分类方法很多，按反射面的数量可分为双反射面天线和单反射面天线；按馈电方式分为正馈天线和偏馈天线；按频段可分为单频段天线和多频段天线；按反射面的形状分为平板天线和抛物面天线等。

下文对一些常用的天线作简单介绍。

1．抛物面天线抛物面天线是一种单反射面型天线，利用轴对称的旋转抛物面作为主反射面，将馈源置于抛物面的焦点F上，馈源通常采用喇叭天线或喇叭天线阵列，如图1所示。

发射时信号从馈源向抛物面辐射，经抛物面反射后向空中辐射。

由于馈源位于抛物面的焦点上，电波经抛物面反射后，沿抛物面法向平行辐射。

接收时，经反射面反射后，电波汇聚到馈源，馈源可接收到最大信号能量。

图1 抛物面天线抛物面天线的优点是结构简单，较双反射面天线便于装配。

缺点是天线噪声温度较高；由于采用前馈，会对信号造成一定的遮挡；使用大功率功放时，功放重量带来的结构不稳定性必须被考虑。

2．卡塞格伦天线卡塞格伦天线是一种双反射面天线，它由两个发射面和一个馈源组成，如图2所示。

主反射面是一个旋转抛物面，副反射面为旋转双曲面，馈源置于旋转双曲面的实焦点F1上，抛物面的焦点与旋转双曲面的焦点重合，即都位于F2点。

从从馈源辐射出来的电磁波被副反射面反射向主反射面，在主反射面上再次被反射。

由于主反射面的焦点与副反射面的焦点重合，经主副反射面的两次反射后，电波平行于抛物面法向方向定向辐射。

对经典的卡塞格伦天线来说，副反射面的存在遮挡了一部分能量，使得天线的效率降低，能量分布不均匀，必须进行修正。

修正型卡塞格伦天线通过天线面修正后，天线效率可提高到0.7—0.75，而且能量分布均匀。

目前，大多数地球站采用的都是修正型卡塞格伦天线。

标准卡塞格伦天线的组成标准卡塞格伦天线由主反射面、副反射面和馈源组成。

为了获得聚焦特性，主反射面必须是旋转抛物面，副反射面是旋转双曲面，馈源可以是各种形式，但一般用喇叭作馈源，安装在主、副反射面之间，其相位中心应置于旋转双曲面的焦点上，双曲面的安装应使双曲面的虚焦点与抛物面的焦点重合，如图所示。

卡塞格伦天线整个就是一个轴对称结构。

副反射面通常置于喇叭馈源的远区。

如果喇叭辐射的球面波方向图是旋转对称的，侧卡式天线就具有轴对称性能。

卡塞格伦天线的工作原理卡式天线的工作原理与抛物面天线的相似，抛物面天线利用抛物面的反射特性，使得由其焦点处的馈源发出的球面波前，经抛物面反射后转变为在抛物面口径上的平面波前，从而使抛物面天线具有锐波束、高增益的性能。

卡式天线在结构上多了一个双曲面。

天线作发射时，由馈源喇叭发出的球面波首先由双曲面反射，然后再经主反射面(抛物面)反射出去。

根据双曲面和抛物面的性质，由F'发出的任意一条射线到达某一口径面的波程相等，即，则相位中心在F'处的馈源辐射的球面波前，必将在主反射面的口径上变为平面波前，呈现同相场，即S0面为等相位面，使卡式天线具有锐波束、高增益性能。

天线作接收时的过程正好相反，外来平面波前经主、副反射面反射之后，各射线都将汇聚到馈源所在点F'，由喇叭接收。

卡氏天线的优缺点：优点：（1）馈线短（2）空间衰减SA小（3）减小漏溢（4）等效焦距长（3）设计灵活（7个参数）等缺点：（1）副反射面的遮挡大，但对要求G很高的天线来说，主反射面很大的话，这个遮挡相对就小。

（2）造价高。

卡塞格伦天线的几何参数卡式天线的几何参数关系如图所示：双曲面的四个参量：抛物面有三个参量：(1) 双曲面直径(1) 抛物面直径dD(2) 双曲面焦距fc (2) 抛物面焦距f(3) 双曲面半张角ϕ0 (3) 半张角ψ0(4) 双曲面顶点到抛物面焦点距离Lv在这七个参量中，只有四个是独立的，其余三个可根据抛物面和双曲面的几何关系求出。

通信工程师：无线通信考试题1、单选在cDmA20001X网络中，如果码片速率固定为（）Mchips，而网络提供给某个用户的前向数据速率为（）K。

那么此时，分配给该用户的WAlsh码为（）阶WAlsh码。

同时（江南博哥），扩频增益（）DB。

A.1.23；153.6；5；9B.1.2288；153.6；4；9C.1.23；112.6；5；9D.1.2288；112.6；4；9正确答案：B2、单选以下哪项指标通常不是由连续长时间测试获得的？（）A.覆盖率B.接通率C.掉话率D.切换成功率正确答案：B3、单选E1接口若采用2收2发4线方式其特性阻抗一般为下列哪种形式？（）A.120Ω，平衡B.75Ω，非平衡C.120Ω，非平衡D.75Ω，平衡正确答案：A4、单选电离层的浓度对工作频率的影响很大，浓度高时反射的频率（），浓度低时反射的频率（）。

A.低、高B.高、低C.高、不影响正确答案：B5、单选CDMA系统前向使用哪种码提供信道化？（）A.短码B.WALSH码C.长码D.TURBO码正确答案：B6、单选射频分配系统RFDS采用（）以便实现更低的插入损失、最大射频功耗和更大的信道容量。

A.行波管功放B.固态功放C.腔体合路器D.晶振正确答案：C7、单选在CDMA2000的前向信道中，向下兼容cDmA95用户设备的信道有哪些？（）.A.导频信道，同步信道，寻呼信道B.导频信道，寻呼信道，补充信道C.导频信道，同步信道，功率控制信道D.快寻呼信道，同步信道，寻呼信道正确答案：A8、单选采用OM的基站，TFU出现了故障但没有备件，基站可以继续服务（）.A.1小时B.2小时C.4小时D.8小时正确答案：D9、单选请问下列关于天线的描述哪些是正确的：（）A.天线的机械下倾角度过大会导致天线方向图严重变形（即主瓣前方产生凹坑）B.电子下倾通过改变天线振子的相位使得波束的发射方向发生改变，各个波瓣的功率下降幅度是相同的C.当天线下倾角增大到一定数值时，天线前后辐射比变小，此时主波束对应覆盖区域逐渐凹陷下去，同时旁瓣增益增加，造成其它方向上同频小区干扰D.当天线以垂直方向安装时，它的发射方向是水平的，由于要考虑到控制覆盖范围和同频干扰，小区制的蜂窝网络的天线一般有一个下倾角正确答案：A10、单选利用RAKE接收机实现扩频码分宽带系统的带内分集，抗（）选择性快衰落.A.频率B.时间C.空间D.以上都不是正确答案：A11、单选CDMA800M系统一般采用工作频段为（）MHz的天线。

不同类型的抛物面天线介绍及工作原理一、普通抛物面天线普通抛物面天线的结构如图3-1所示。

馈源是一种弱方向性天线，安装在抛物面前方的焦点位置上，故普通抛物面天线又称为前馈天线。

由馈源辐射出来的球面波被抛物面往一个方向(天线轴向)反射，形成尖锐的波束，这种情况与探照灯极为相似。

图 3-1 普通抛物面天线的结构图图 3-2 普通抛物面天线的几何关系图抛物面是由抛物线绕它的轴线(z轴)旋转而成的，如图3-2所示。

在yoz平面上，以F为焦点，O为顶点的抛物线方程为：相应的立体坐标方程为：为了便于分析，也可引入极坐标。

令极坐标系(ρ，ψ) 的原点与焦点F重合，则相应的旋转抛物面的方程可表示为：设D为抛物面口径的直径，为口径对焦点所张的角(简称口径张角)，由上述关系式可导出决定抛物面口径张角的抛物面焦径比：焦径比的大小表征了抛物面的结构特征，f/D越大，口径张角越小，抛物面越浅，加工就容易，但馈源离主反射面越远，天线的抗干扰能力就越差，反之亦然。

抛物面具有如下重要的几何光学特性：由焦点发出的各光线经抛物面反射，其反射线都平行于z轴；反之，当平行光线沿z轴入射时，则被抛物面反射而聚焦于F点。

其原因是，由焦点发出的各光线经抛物面反射后到达口径面的行程相等（这一结论可利用抛物线的以下性质来证明：从抛物线任一点到焦点的距离等于该点到准线的距离）。

微波的传播特性与光相似，因此，位于焦点F的馈源所辐射的电磁波经抛物面反射后，在抛物面口径上得到同相波阵面，使电磁波沿天线轴向传播。

如果抛物面口径尺寸为无限大，那么抛物面就把球面波变为理想平面波，能量只沿z轴正方向传播，其它方向辐射为零。

但实际上抛物面的口径是有限的，这时天线的辐射是波源发出的电磁波通过口径面的绕射，它类似于透过屏上小孔的绕射，因而得到的是与口径大小及口径场分布有关的窄波波束。

二、偏馈天线前馈抛物面天线的馈源位于天线的主波束内，因而对所接收的电磁波形成了遮挡，其结果降低了天线的增益，增大了旁瓣。

第十二章双反射面天线12.1 引言为了改善卫星跟踪与通信应用的大型地面微波反射面天线的性能，多采用双反射面天线系统。

我们已经知道，反射面的方向图形状（波束指向、主瓣宽度、副瓣电平）决定于天线口径上的场（或电流）分布。

而口径场分布又由馈源的方向图和反射面的形状确定。

改变反射面的形状，即采用长焦距的反射面来得到较均匀的口径场分布。

但是，焦距变长之后，天线纵向尺寸变大，这不仅使结构上不便，而且馈线变长会增加损耗，对远距离通讯来说增加噪声，降低效率。

另外，要获得低副瓣(如-40dB)，口径场振幅分布还不能是均匀的，应满足一定分布规律。

这由单反射面和一个馈源来调整是困难的。

采用双反射面天线，可方便地控制口径场分布。

既可以使反射面的焦距较短，又可保证得到所需的天线方向图，而且使设计增加了灵活性。

双反射面天线系统的设计起源于卡塞格伦光学望远镜。

这种光学望远镜以其发明人卡塞格伦Cassegrain命名。

这一章主要介绍作为双反射面天线基础的并已普遍采用的标准卡塞格伦天线，介绍其工作原理，结构组成、几何参数、分析方法、增益和效率等。

为了提高增益效率，将简单介绍赋形卡塞格伦天线和高效率馈源相结合的高效卡塞格伦天线。

12.2 卡赛格伦天线的工作原理12.2.1标准卡塞格伦天线的组成一副10m地面站卡塞格伦天线如图12-1所示。

图12-2 10m地面站卡塞格伦天线标准卡塞格伦天线由主反射面、副反射面和馈源组成。

为了获得聚焦特性，主反射面必须是旋转抛物面，副反射面是旋转双曲面，馈源可以是各种形式，但一般用喇叭作馈源，安装在主、副反射面之间，其相位中心应置于旋转双曲面的焦点上，双曲面的安装应使双曲面的虚焦点与抛物面的焦点重合，如图12-2所示。

卡塞格伦天线整个就是一个轴对称结构。

副反射面通常置于喇叭馈源的远区。

如果喇叭辐射的球面波方向图是旋转对称的，侧卡式天线就具有轴对称性能。

12.2.2卡塞格伦天线的工作原理卡式天线的工作原理与抛物面天线的相似，抛物面天线利用抛物面的反射特性，使得由其焦点处的馈源发出的球面波前，径抛物面反射后转变为在抛物面口径上的平面波前，从而使抛物面天线具有锐波束、高增益的性能。

专利名称：八频段双极化单脉冲双反射面天线
专利类型：发明专利
发明人：汤小蓉,陈占胜,韩伟强,任红宇,王见,苏永胜,张健军,刘建锋,孔令兵
申请号：CN201910153945.X
申请日：20190228
公开号：CN109755767A
公开日：
20190514
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了八频段双极化单脉冲双反射面天线，包括主反射面，所述副反射面安装在主反射面的顶侧上，主反射面的顶侧安装有四个支撑杆，四个支撑杆均为倾斜设置，四个支撑杆的顶端均安装有同一个副反射面，主反射面安装有馈源阵和馈电网络，L、S、X1、X2、X3、Ku、K、Ka频段通过馈源阵来实现共用反射面，馈源阵由两个对称布置的L频段阵子，两个对称布置的S频段喇叭，四个X1、X2、X3共用方喇叭，一个Ku、K、Ka共用圆喇叭组成。

天线通过馈电网络来实现各个频段的隔离，互不影响。

本发明八频段的波束指向重合且沿天线轴向，采用本发明的方案实现了反射面天线八频段同时工作，馈源间互不干扰，相当于八副天线的体积缩小为一副天线，具有尺寸小，重量轻，成本低的优点，本发明适用于卡塞格伦和格利高里等双反射面天线。

申请人：上海航天测控通信研究所
地址：200080 上海市虹口区新港街道天宝路881号
国籍：CN
代理机构：上海汉声知识产权代理有限公司
代理人：胡晶
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第19卷 第6期 太赫兹科学与电子信息学报Vo1.19，No.62021年12月 Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology Dec.，2021文章编号：2095-4980(2021)06-1033-05Ku/Ka四波段共馈低剖面赋形天线设计张军，李杼，苏萌(92941部队44分队，辽宁葫芦岛 125003)摘 要：针对传统切换式多馈源的低剖面反射面天线结构复杂，不能多频段同时工作的问题，介绍了一款四波段单馈源低剖面环焦反射面天线及设计方法。

该天线工作在四波段14~14.5 GHz,11.45~12.75 GHz,19.6~21.2 GHz,29.4~31 GHz。

整体天线采用双槽深波纹喇叭单馈源、通过口面场分布和多项式拟合过渡函数的方法构造的赋形副反射面和主反射面。

用电磁仿真软件进行了建模仿真和验证。

实测结果表明，整体天线较传统天线的效率提高12%以上，第一旁瓣<-14 dB，指标满足设计要求。

关键词：赋形面；过渡函数；四波段；口面场分布中图分类号：TN820文献标志码：A doi：10.11805/TKYDA2020115Ku/Ka quad-band common-feed low-profile shaped antenna designZHANG Jun，LI Zhu，SU Meng(Unit 92941 of PLA，Huludao Liaoning 125003，China)Abstract：Traditional multi-band low-profile parabolic antennas bear the disadvantages of complex. All Rights Reserved.structure and the inability to multi-band work simultaneously. A novel design method is introduced in thispaper. The proposed quad-band antenna works on the frequency of 14-14.5 GHz,11.45-12.75 GHz,19.6-21.2 GHz,29.4-31 GHz. The whole antenna adopts a two-slot-depths horn feed, shaped sub-reflector andmain reflector. The reflectors are designed by the aperture field distribution function and polynomialtransition function. The overall antenna structure is optimized with full-wave electromagnetic software.The test result shows the efficiency in the entire frequency band is improved by at least 12%, and the firstside lobe is controlled below -14 dB, which meets the performance requirements. This design has beenapplied to actual equipment successfully.Keywords：shaped reflector；transition function；quad-band；aperture field distribution目前同步轨道卫星通信系统需求日新月异，用途越来越广泛，为了满足复合型多用途指挥战术要求，需要多频段、低剖面、功能齐全的车载卫星通信装备。

标准卡塞格伦天线和赋形卡塞格伦天线的基本介绍摘要：卡塞格伦天线因具有高增益、高分辨率，优良的电气和结构简单的特性，因此被广泛应用于通信、遥感遥测等远距离通信和高分辨雷达探测系统之中。

本论文从基本概念和原理介绍标准卡塞格伦天线与赋形卡塞格伦天线。

关键词：卡塞格伦天线，赋形格伦天线一、引言在卫星通信通信中通常需要体积小、重量轻低成本、高增益高效率的天线。

卡塞格伦天线是双反射面天线，具有单反射面结构、设计灵活的优点，广泛应用于雷达探测系统中。

本文，从标准和赋形卡塞格伦天线的有关概念和理论出发，对标准和赋形卡塞格伦天线做基本介绍。

二、标准卡塞格伦天线和赋形卡塞格伦天线的基本介绍2.1、标准卡塞格伦天线2．1.1 卡塞格伦天线的概念卡塞格伦天线是一种抛物面天线，把馈源系统置于抛物面顶点附近，在馈源前方的焦点附近加一小反射面，以将能量反射向抛物面。

这种系统源自光学中的卡塞格伦望远镜，称之为卡塞格伦天线或更广义的称为双反射面天线。

2.1.2 标准卡塞格伦天线组成主反射面为抛物面，副反射面为双曲面，馈源。

2.1.3 标准卡塞格伦天线原理这就是说，从馈源发出的射线经双曲面和抛物面反射后，到达抛物面口径处是同相的，此口径称为同相口径。

可以证明，任一抛物面反射线都与轴线平行，这样，由馈源发射出的球面波，经双曲面和抛物面反射后变换为平面波。

双曲面的反射线可以看成从F1发出。

F1是双曲面的虚焦点，F2是双曲面的实焦点。

双曲面的功能是将来自实焦点F2的球面波变换为以虚焦点F1为中心的球面波。

2.1.4 卡塞格伦天线几何关系及参数2.2 赋形卡塞格伦天线2.2.1 赋形卡塞格伦天线原理为了提高双反射面天线的效率，可适当修改反射面的形状，以产生所需的口径分布。

所得的系统称为赋形双反面天线。

其原理使馈源对副面的边缘照射很低，以减小漏益；修改副面形状，更凸一些，将入射的中央部分功率分散到主面边缘部分以获得均匀的口径振幅分布；以保证在口径处具有同相的相位分布。

第一章卫星通信概述知识点1．卫星通信的概念？卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。

Eg：有卫星参与的通信就是卫星通信（错）（！卫星通信最终要实现地球站之间的通信）2 ．卫星通信上下行链路概念？以及上下行链路使用频率的表示方式？上行链路：从地球站发射信号到通信卫星所经过的通信路径下行链路：通信卫星将信号转发到其他（另一）地球站的通信路径表示方式：6Ghz（上行频率）/4Ghz（下行频率）3 ．静止轨道卫星的概念？，高度？，微波传播的时延（单程和双程）？静止轨道卫星：相对于地球表面上的任一点，卫星的位置保持固定不变高度：距地面高度为35860公里微波传输时延（传输时延较大）：单程0.27s，双程0.54s4 ．日凌中断和日蚀中断产生的原因、时间以及应对的策略？日凌中断日蚀中断产生原因卫星、太阳和地球站接收天线在一条直线上，太阳噪声进入接收天线，造成通信中断卫星运行到地球的阴影面，太阳能电池板无法充电，而星载蓄电池只能维持卫星自转，不能支持转发器工作产生时间每年春分前和秋分前后的6天左右，每年两次，每次约3~6天每年春分前秋分前23天开始，于春分前秋分后23天结束，每次持续时间约10分钟，完全日蚀最长持续72分钟应对策略“避让”、“换星”大容量蓄电池5.为什么地球同步卫星在高纬度地区通信效果不如低纬度地区？PPT高纬度地区地面地形（复杂）；地球表面杂波；两极地区接收天线仰角太小（需要极地轨道卫星辅助）6.地球站的总体框图？及其各部分的作用？地球站总体框图：书p8图1-6（/PPT）各部分作用：（1）天馈设备——将发射机送来的射频信号经天线向卫星方向辐射，同时它又接收卫星转发的信号送往接收机（2）发射机——将已调制的中频信号，经上变频器变换为射频信号，并放大到一定的电平，经馈线送至天线向卫星发射（3）接收机——从噪声中接收来自卫星的有用信号，经下变频器变换为中频信号，送至解调器（4）信道终端设备：将用户终端送来的信息加以处理，成为基带信号，对中频进行调制，同时对接收的中频已调信号进行解调以及进行与发端相反的处理，输出基带信号送往用户终端（5）天线跟踪设备：校正地球站天线的方位和仰角，以便使天线对准卫星（6）电源设备：供应站内全部设备所需的电能7.衡量地球站发射性能的指标？衡量地球站的接收性能的指标？总体性能指标：工作频段；天线口径；等效全向辐射功率；——发射性能接收品质因数；——接收性能偏轴辐射功率密度的限制。

反射面抛物面卡塞格伦天线由金属反射面和馈源组成的天线，主要包括单反射面天线(图1)和双反射面天线(图3)两大类。

这是基于光学原理导出的天线形式，广泛用于微波和波长更短的波段。

第二次世界大战前后多种单反射面天线开始大量使用，到60年代出现了以卡塞格伦天线为代表的双反射面天线。

它们已成为最常用的一类微波和毫米波高增益天线，广泛应用于通信、雷达、无线电导航、电子对抗、遥测、射电天文和气象等技术领域。

以卫星通信为例，由于增益高和结构简单，反射面天线是通信卫星地球站的主要天线形式；由于能制成可展开的折伞形结构，它又是宇宙飞船和卫星天线的基本形式。

至今不但已产生了多种多样的反射面形式来满足不同的需要，同时也出现了性能优良的多种馈源结构(见天线馈源)。

有些还采用组合馈源来形成"和差"波束或多波束(见单脉冲天线和多波束天线)。

单反射面天线典型形式是旋转抛物面天线(图1a)。

它的工作原理与光学反射镜相似，是利用抛物反射面的聚焦特性。

抛物面上点P的以O为原点的柱坐标方程为ρ2=4fz；以焦点F为原点的球坐标方程为r=2f/(1+cosθ)，f为抛物面的焦距。

因此，由焦点F发出的射线经抛物面反射后，到达焦点所在平面的波程为一常数，即。

这说明各反射线到达该平面时具有相同相位，因而由馈源发出的球面波经抛物面反射后就变换成平面波，形成沿抛物面轴向辐射最强的窄波束。

抛物面直径D和工作波长λ之比越大，则波束越窄，其半功率点宽度为：2θ0.5=(58°~80°)λ/D天线增益G与天线开口面(口径)几何面积A成正比，而与波长平方λ2成反比，即：G=4πAη/λ2=(πD/λ)2η式中η称为天线效率或口径效率，主要由口径利用系数与截获系数的乘积决定。

口径利用系数取决于口径上场分布的均匀程度。

当均匀分布(口径上各点场的相位相同且振幅相等)时，口径利用系数最大，其值为1。

截获系数是馈源投射到反射面上的功率与馈源总辐射功率之比，理论上最大值也是1。

常用卫星通信天线介绍（一）寇松江(爱科迪信息通讯技术有限公司，北京，100070)E -mail:天线是卫星通信系统的重要组成部分，是地球站射频信号的输入和输出通道，天线系统性能的优劣影响整个通信系统的性能。

地球站与卫星之间的距离遥远，为保证信号的有效传输，大多数地球站采用反射面型天线。

反射面型天线的特点是方向性好，增益高，便于电波的远距离传输。

反射面的分类方法很多，按反射面的数量可分为双反射面天线和单反射面天线；按馈电方式分为正馈天线和偏馈天线；按频段可分为单频段天线和多频段天线；按反射面的形状分为平板天线和抛物面天线等。

下文对一些常用的天线作简单介绍。

1．抛物面天线抛物面天线是一种单反射面型天线，利用轴对称的旋转抛物面作为主反射面，将馈源置于抛物面的焦点F上，馈源通常采用喇叭天线或喇叭天线阵列，如图1所示。

发射时信号从馈源向抛物面辐射，经抛物面反射后向空中辐射。

由于馈源位于抛物面的焦点上，电波经抛物面反射后，沿抛物面法向平行辐射。

接收时，经反射面反射后，电波汇聚到馈源，馈源可接收到最大信号能量。

图1 抛物面天线抛物面天线的优点是结构简单，较双反射面天线便于装配。

缺点是天线噪声温度较高；由于采用前馈，会对信号造成一定的遮挡；使用大功率功放时，功放重量带来的结构不稳定性必须被考虑。

2．卡塞格伦天线卡塞格伦天线是一种双反射面天线，它由两个发射面和一个馈源组成，如图2所示。

主反射面是一个旋转抛物面，副反射面为旋转双曲面，馈源置于旋转双曲面的实焦点F1上，抛物面的焦点与旋转双曲面的焦点重合，即都位于F2点。

从从馈源辐射出来的电磁波被副反射面反射向主反射面，在主反射面上再次被反射。

由于主反射面的焦点与副反射面的焦点重合，经主副反射面的两次反射后，电波平行于抛物面法向方向定向辐射。

对经典的卡塞格伦天线来说，副反射面的存在遮挡了一部分能量，使得天线的效率降低，能量分布不均匀，必须进行修正。

修正型卡塞格伦天线通过天线面修正后，天线效率可提高到0.7—0.75，而且能量分布均匀。

反射面天线工作原理反射面天线是一种基于折射、反射原理而工作的大型天线，它主要由一个反射器和一个放置于焦点处的馈源（通常为光源或天线）构成。

反射面天线的基本工作原理是将馈源的电磁波通过反射器进行聚焦，然后再由反射面向所需的方向发射。

反射器通常采用抛物面、椭圆面或双曲面等形状，以便将馈源的电磁波以最高效的方式聚焦。

反射面天线的工作过程中，馈源会先发射出一束电磁波，在经过反射器的反射和聚集之后，再由反射面向外辐射。

反射面天线的反射器设计必须考虑到高度优化，以使得反射器能够聚集尽可能多的电磁波，并通过反射面进行向外发射。

在反射面天线的工作过程中，反射器的形状决定了在馈源朝向何方情况下能够获得最佳效果，同时也决定了天线的设计参数，如馈源大小、形状和天线的身材等。

1. 把馈源所发出的电磁波反射和聚集到一个点上：反射面天线的反射器构造是基于几何学的反射原理，所以能够将馈源所发出的电磁波聚集到一个点上。

聚焦点可以是一个物镜，也可以是天线的馈源。

馈源通常位于反射器的焦点处，以便把电磁波聚集到一个点上。

2. 通过反射面进行向外辐射：反射面天线的反射器是把电磁波聚集到一个点上，并使得从这个点开始向外发射的聚焦电磁波尽可能更强。

在馈源朝向不同的情况下，反射器会聚集不同的电磁波，因此反射面天线能够向不同的方向进行辐射。

3. 优化反射面的设计以提高效率：反射面天线的工作效率受反射器设计的影响较大，因此反射器的形状、尺寸、斜率以及其它的特征都必须经过仔细的计算和分析。

设计一种高效的反射面天线需要考虑许多因素，如天线的使用频率、应用场合、尺寸限制等，同时还需要考虑反射面的制造工艺。

反射面天线的优点在于其能够获得高增益、宽频带、可扫描性和抗干扰等特点，适用于卫星通信、雷达系统、天文学、电波望远镜以及无线电传输等领域。

但它也存在一些不足之处，如构造复杂、尺寸大、成本高、不适合用于移动设备等缺点。

针对反射面天线的不足，现已开发出一些新型的反射面天线，如可卷曲反射面天线、平面反射面天线和介电体反射面天线等。