抛物面天线的辐射器叫做馈源,也被称为照射器或初级辐射源。
馈源是抛物面天线的关键组成部分,它负责将高频电流或束缚电磁波转换成辐射的电磁波能量。馈源通常是一个弱方向性天线,如振子天线、喇叭天线或缝隙天线等,其相位中心(即辐射球面波的球心)应配置在反射面的焦点上。当馈源辐射出球面波时,这些波经过抛物面反射后会变成平面波,从而使电磁能量集中,获得较强的方向性,即主瓣窄、副瓣小以及较高的增益。
馈源的设计对抛物面天线的性能有着重要影响。不同类型的馈源具有不同的辐射特性,如方向图、交叉极化电平、相位中心稳定性等。因此,在选择馈源时,需要根据具体的应用场景和性能要求来进行优化。
抛物面天线馈源介绍
抛物面天线的馈源是天线系统的核心组件之一,其作用是将电磁波能量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)。馈源的性能直接影响天线的增益、方向图、交叉极化水平和频带特性。
结构与类型
馈源通常为弱方向性天线,常见类型包括:
- 喇叭馈源:由波导末端扩展形成喇叭结构,分为角锥喇叭、圆锥喇叭等。其优势在于宽频带特性、对称的方向图以及较低的交叉极化电平,适用于C/Ku波段卫星通信。
- 波纹喇叭馈源:在喇叭内壁设计周期性波纹结构,可显著改善相位中心稳定性,降低交叉极化,常用于对相位一致性要求严苛的射电天文观测。
- 振子馈源:采用对称振子或螺旋天线结构,成本低廉但频带较窄,多用于实验场景或低频段应用。
设计关键参数
- 照射角度与边缘电平:馈源辐射的电磁波需以特定角度(通常由焦径比决定)照射抛物面,边缘电平一般控制在-10dB至-14dB,以平衡反射面利用率与旁瓣抑制。
- 相位中心稳定性:馈源的相位中心应与抛物面焦点重合,偏差会导致波束畸变和增益下降。波纹喇叭等设计可优化此参数。
- 极化特性:通过馈源结构(如正交模耦合器)实现线极化或圆极化,并降低交叉极化干扰(典型值<-30dB)。
应用场景
卫星通信:需宽频带、低噪声馈源,如Ku波段波纹喇叭馈源。
- 射电天文:要求高相位稳定性馈源,如ALMA阵列采用的超低噪声波纹喇叭。
- 雷达系统:结合高功率馈源与抛物面反射器,实现远距离目标探测。
馈源的设计需与抛物面参数(如焦径比、口径尺寸)协同优化,以实现天线系统的整体性能提升。