抛物面天线馈源与后馈式抛物面天线是卫星通信、射电天文等领域中广泛应用的关键技术组件，二者在天线系统中扮演不同但协同的角色。以下从结构、原理、性能及应用场景等方面展开分析：
一、抛物面天线馈源
1. 定义与功能
馈源是抛物面天线的核心部件，位于抛物面焦点处，负责将电磁波信号高效地辐射至反射面（发射模式）或接收反射面汇聚的信号（接收模式）。其性能直接影响天线的增益、方向图和噪声温度。
2. 类型与特性
- 喇叭馈源：适用于宽频带，方向图对称，交叉极化低，是卫星通信中最常用的馈源类型。
- 波纹喇叭馈源：通过波纹结构优化相位中心稳定性，适用于高精度要求的射电天文观测。
振子馈源：结构简单，但频带较窄，多用于低频段或实验场景。
3. 设计要求
- 照射角度：需与抛物面焦径比匹配，确保反射面边缘电平合理（通常-10dB至-14dB）。
- 相位中心稳定性：减少因馈源位置偏差导致的波束畸变。
- 极化纯度：降低交叉极化干扰，提升信号质量。
二、后馈式抛物面天线
1. 结构与原理
后馈式天线（如卡塞格伦天线）在传统前馈抛物面基础上引入副反射面，形成双反射系统：
- 主反射面：旋转抛物面，负责将电磁波准直为平行波束。
- 副反射面：双曲面，将馈源辐射的球面波转换为适合主反射面的入射波。
- 馈源：位于副反射面后方，通过副反射面间接照射主反射面。
2. 优势分析
- 结构紧凑：馈源后置缩短了天线纵向尺寸，便于安装于空间受限场景（如舰船、移动平台）。
- 馈电便捷：馈源与高频头集成于天线背部，减少馈线损耗，提升系统可靠性。
- 噪声抑制：馈源远离地面，减少地面反射噪声干扰，适用于低噪声应用（如深空探测）。
- 效率优化：通过副反射面调整照射角度，可实现更高的口径效率（典型值60%~70%）。
3. 应用场景
卫星通信地球站：大型后馈式天线（如C/Ku波段）用于远距离卫星链路。
- 射电天文观测：高精度后馈式天线（如ALMA阵列）用于毫米波段观测。
- 雷达系统：短焦距后馈式天线结合高功率馈源，实现远距离目标探测。
三、后馈式与前馈式对比
| 特性 | 后馈式抛物面天线 | 前馈式抛物面天线 |
|---|---|---|
| 馈源位置 | 副反射面后方 | 抛物面焦点前方 |
| 结构复杂度 | 高（需双反射面校准） | 低（单反射面） |
| 纵向尺寸 | 短 | 长 |
| 馈线损耗 | 低 | 高（馈线较长） |
| 地面噪声抑制 | 优 | 差 |
| 适用场景 | 大型地球站、雷达、射电天文 | 家用卫星接收、移动通信 |
四、关键技术挑战
- 副反射面设计：需精确控制双曲面形状与位置，避免相位误差。
- 馈源遮挡：副反射面可能遮挡部分主反射面，需通过优化尺寸降低影响。
- 制造公差：双反射面系统的对准精度要求高，加工误差可能导致增益下降。
后馈式抛物面天线通过双反射面设计，在紧凑结构、馈电便捷性与噪声抑制方面具有显著优势，适用于对性能要求严苛的场景。而抛物面天线馈源作为信号辐射/接收的核心，其类型选择与优化设计直接影响天线整体性能。二者结合，构成了现代高性能天线系统的技术基础。
