第8章口徑天線8.1喇叭天線8.2發(fā)射面天線

如前所述，天線按主體結(jié)構(gòu)形式劃分，可分為線天線和面天線。早期的天線工作頻段為短波、超短波，波長(zhǎng)尺寸很大，不能像光那樣被反射、匯聚，因此天線的主要形式為線天線，即采用線電流的形式來進(jìn)行電磁分析和設(shè)計(jì)。但隨著天線工作頻率的升高和實(shí)際應(yīng)用中對(duì)高增益波束越來越多的需求，為了產(chǎn)生高聚束的定向輻射，人們采用具有一定面積的口徑面來進(jìn)行電磁輻射，形成了所謂的口面天線(也稱為口徑天線)。目前，主要的口徑天線包括喇叭天線和反射面天線。

8.1喇叭天線

8.1.1喇叭天線分類及應(yīng)用

1.喇叭天線的種類、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)根據(jù)惠更斯原理，終端開口的波導(dǎo)可以構(gòu)成一個(gè)輻射器，但是波導(dǎo)口面的電尺寸很小，輻射方向性弱。而且，在波導(dǎo)開口處波導(dǎo)與開口面外的空間不匹配，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的反射，不宜作為天線使用。將波導(dǎo)的截面均勻地逐漸擴(kuò)展，形成如圖8.1所示的喇叭天線。這樣不僅擴(kuò)大了天線的口面尺寸，同時(shí)改善了口面的匹配情況，從而取得了很好的輻射特性。

圖8.1給出了幾種常用的喇叭天線。當(dāng)矩形波導(dǎo)的截面僅在H面展寬時(shí)，形成H面扇形喇叭；僅在E面展寬時(shí)，形成E面扇形喇叭；同時(shí)在E面和H面展寬則形成角錐喇叭；由圓波導(dǎo)均勻展開形成圓錐喇叭。圖8.1喇叭天線種類

喇叭天線是一種應(yīng)用很廣泛的微波天線。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、易于制造、工作頻帶較寬、功率容量大等優(yōu)點(diǎn)。合理選擇尺寸，可以使喇叭天線獲得良好的輻射特性、相當(dāng)高的方向系數(shù)、相當(dāng)尖銳的主瓣和比較小的副瓣。

喇叭天線可以作為獨(dú)立的天線，也可以作為反射面天線及透鏡天線的饋源，還能用作收發(fā)共用的雙工天線。在天線測(cè)量中，喇叭天線也被廣泛用作標(biāo)準(zhǔn)增益天線。

2.喇叭天線

為了確定喇叭天線的輻射特性，必須了解喇叭口面上場(chǎng)的分布，即求解喇叭的內(nèi)場(chǎng)。求解喇叭內(nèi)電磁場(chǎng)常采用近似的方法：認(rèn)為喇叭為無限長(zhǎng)，忽略外場(chǎng)對(duì)內(nèi)場(chǎng)的影響，把喇叭的內(nèi)場(chǎng)結(jié)構(gòu)近似看做與標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)內(nèi)的場(chǎng)結(jié)構(gòu)相同，只是因?yàn)槔仁侵饾u張開的，使得波形略有變化。在平面狀的喇叭口面上，場(chǎng)的振幅分布可近似認(rèn)為與波導(dǎo)截面上相似，但是口面上場(chǎng)相位偏移的影響則不能忽視。圖8.2(a)、(b)分別表示H面及E面扇形喇叭的幾何參數(shù)，下面來計(jì)算口面場(chǎng)上的相位偏移。圖8.2H面、E面扇形喇叭幾何參數(shù)圖

如圖8.2(a)所示，到口面上

M點(diǎn)的波程比到口面中心處O

點(diǎn)的波程長(zhǎng)

MN的距離。設(shè)口面中心處O

點(diǎn)的相位偏移為0，則口面上任一點(diǎn)

M的相位偏移表示為

一般d1

<R1

，所以x<R1

，因此有

把式(8－2)代入式(8－1)，得到?x的無窮級(jí)數(shù)展開式為

由于則沿口徑面上任意點(diǎn)M的相位偏移近似地取第一項(xiàng)為

x=d1/2時(shí)，邊緣上A點(diǎn)的相位偏移最大為

與喇叭相連的矩形波導(dǎo)內(nèi)通常傳輸主模為TE10模，場(chǎng)的振幅沿寬邊為余弦分布。因而，喇叭口面的電場(chǎng)分布為

同理，對(duì)于E面扇形喇叭，口面沿y

軸向上任意點(diǎn)的相位偏移為

y=d2/2時(shí)，邊緣上最大位移偏移點(diǎn)的相位偏移為

喇叭口面的電場(chǎng)分布為

對(duì)于角錐喇叭來說，當(dāng)中心點(diǎn)相位為0時(shí)，口面上任意點(diǎn)的相位偏移為

頂角處最大相位偏移點(diǎn)的相位偏移為

喇叭口面上的電場(chǎng)分布為

角錐喇叭隨尺寸方向圖變化動(dòng)畫如圖8.3所示圖8.3角錐喇叭隨尺寸方向圖變化動(dòng)畫

口徑效率ηa

=0.64。此時(shí)，口面場(chǎng)的最大相位差為

在最佳尺寸關(guān)系下，角錐喇叭天線的方向系數(shù)及口徑效率分別為

喇叭天線的效率很高，η≈1。由G≈ηD

，可近似認(rèn)為它的增益和方向系數(shù)相等。

4.角錐喇叭天線

矩形喇叭天線最流行的形式就是角錐喇叭天線，如圖8.

4所示。這種結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)主平面內(nèi)波束變窄而形成筆形波束。角錐喇叭天線的口徑電場(chǎng)為

其中：

R1

表示喇叭E面頂點(diǎn)到口徑面的距離；R2表示喇叭H面頂點(diǎn)到口徑面的距離。

按照扇形喇叭使用的通用程序，可以得到一個(gè)輻射場(chǎng)的普遍表示式。主平面方向圖和扇形喇叭所得結(jié)果一樣，因?yàn)榭趶椒植际强煞蛛x的，所以角錐喇叭的E面和H面方向圖分別等于E面扇形喇叭的E面方向圖和H面扇形喇叭的H面方向圖。

圖8.4角錐喇叭天線

由于角錐喇叭用作微波頻段的增益標(biāo)準(zhǔn)，因此精確的增益計(jì)算是重要的。角錐喇叭的方向性可以從下式較簡(jiǎn)單地求得：

喇叭輻射效率er

接近于1，所以取增益等于方向性。還必須考慮兩個(gè)效率，即口徑漸削振幅效率εt

和相位效率εph。

其中，

εap為E面和H面扇形喇叭天線的口徑效率，把總相位效率分解為分別由E面和H面相位誤差引起的兩個(gè)因子，則可將增益表示為

其中G0表示沒有誤差影響，但包含口徑漸削效率的增益。通過計(jì)算扇形喇叭的方向性并扣除已知的漸削效率，就能得到相位誤差效率。這樣處理的結(jié)果，作為誤差參數(shù)s和t的函數(shù)，如圖8.5所示。對(duì)最佳扇形喇叭，s=0.25和t=0.375，口徑效率是最佳的。

圖8.5E面和H面扇形喇叭天線的口徑效率(左邊坐標(biāo))，以及與E面和H面擴(kuò)展關(guān)聯(lián)的相位效率(右邊坐標(biāo))

由圖8.6可知：

兩者都包含εt=0.81，所以

由式(8－20)可得，最佳角錐喇叭的口徑效率是

對(duì)最佳增益角錐喇叭，通常都是50%作為其口徑效率值，增益表示為

通常對(duì)式(8－21)取對(duì)數(shù)，以dB的形式表示喇叭的增益：

最后兩項(xiàng)是與相位誤差有關(guān)的增益減弱因子。在取對(duì)數(shù)之前，這些相位效率可以近似為簡(jiǎn)單公式：

至少?gòu)牧愕絪=0~0.262和t=0~0.397，這些近似公式都有效。例如，在近似公式中若s=0.25和t=0.375，則可由圖8.5給出εEap與εHap的值。

喇叭天線的許多應(yīng)用，要求在某已知工作頻率實(shí)現(xiàn)規(guī)定的增益。通常使用最佳增益設(shè)計(jì)方法，因?yàn)閷?duì)于給定的增益，它會(huì)給出最短的軸向長(zhǎng)度。下面推導(dǎo)單個(gè)設(shè)計(jì)方程，可以由

它確定給定增益的最佳喇叭結(jié)構(gòu)。該步驟包括連接波導(dǎo)內(nèi)尺寸a和b以及喇叭尺寸。有三個(gè)條件必須滿足：第一、二個(gè)條件是E面和H面的相位誤差必須與最佳性能關(guān)聯(lián)；第三個(gè)條件是角錐喇叭的結(jié)構(gòu)在物理上是可實(shí)現(xiàn)的，并與所連接的波導(dǎo)相配。這由圖8.5可看出

RE=RH=Rp

(8-29)

由圖8.5中的相似三角形可得

當(dāng)取E面最佳性能時(shí)，將其代入式(8－31)，得到

它是一個(gè)二次式，具有以下一個(gè)解：

第二個(gè)解因產(chǎn)生B是負(fù)值的不合理情況，所以略去不計(jì)。同樣的，H面的最佳性能條件和式(8－30)一起產(chǎn)生：

在式(8－33)中代入式(8－29)的物理顯示條件以及式(8－34)，得出

與該式規(guī)定的增益G聯(lián)系起來有

展開以形式A的四階方程，得出預(yù)期的最佳角錐喇叭設(shè)計(jì)方程

求該方程的根相當(dāng)復(fù)雜，而用數(shù)值解方程軟件很容易得到解。也可以用試錯(cuò)法求解，第一近似解為

現(xiàn)在來歸納最佳喇叭的設(shè)計(jì)步驟：

(1)規(guī)定在工作波長(zhǎng)λ處預(yù)期的增益G，并規(guī)定連接波導(dǎo)的尺寸a和b。

(2)采用

εap=0.51解出式(8－37)中的A。

(3)求出喇叭的其余尺寸：由式(8－25)求出B；由式(8－30)求出RH

；由式(8－31)求出RE

；由圖8.5知l2H=R21+(A/2)2，可解出lH

。

(4)通過檢驗(yàn)RE

是否等于RH

，看是否s=0.25和t=0.375。

喇叭天線能在大約超過50%的帶寬上良好地工作，不過僅在某個(gè)設(shè)計(jì)好的頻率上具有最佳性能。圖8.6所示是在8.28~12.4GHz頻段上“標(biāo)準(zhǔn)增益喇叭”的增益曲線。注意，增益隨頻率而增加，這是口徑天線的特征。該天線方向性隨頻率變化的曲線不是一根直線，它明顯地依賴于頻率的平方。這是由于相位誤差的增加，使口徑效率隨頻率降低，所以，最佳增益喇叭僅在其設(shè)計(jì)頻率處“最佳”。

圖8.6標(biāo)準(zhǔn)增益矩形喇叭的方向性和口徑效率

5.波紋喇叭天線

波紋喇叭天線是為了進(jìn)一步改善天線特性而提出的。以圖8.7所示的普通的圓錐喇叭天線為例，由于其在終端開口處同外空間不連續(xù)，喇叭內(nèi)E面的傳導(dǎo)電流繞過喇叭口徑流到喇叭外壁上，因而導(dǎo)致較大的副瓣，使方向圖很粗糙。但是H面因?yàn)檫吘増?chǎng)強(qiáng)較小，傳導(dǎo)電流是橫向的，不會(huì)沿縱向繞到喇叭外壁上，因此H面邊緣的繞射現(xiàn)象不嚴(yán)重，如圖8.8所示。

為了阻止電流向外壁流出，人們?cè)诶葍?nèi)部加入傳統(tǒng)的λ/4扼流槽，通過抑制喇叭內(nèi)的這種有害的縱向電流來降低E面的邊緣場(chǎng)強(qiáng)，結(jié)果使E面的方向圖特性幾乎和H面的完全一樣，最終等化了方向圖且降低了副瓣。圓口波紋喇叭即口徑面為圓形的波紋喇叭天線，由于性能優(yōu)異，輻射方向圖理論上可以做到軸對(duì)稱和無交叉極化，且副瓣極低，效率很高，因此，用它作為圓口拋物面天線的饋源時(shí)，效率幾乎可以達(dá)到100%。圖8.7光壁圓錐喇叭的邊緣繞射

圓口波紋喇叭的張角和開槽方向也可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，見圖8.8(a)、(b)、(c)，與圖8.8(d)所示的軸向槽波紋圓錐喇叭相比而言加工較容易。圖8.8幾種圓錐喇叭

波紋喇叭的主要結(jié)構(gòu)一般包括兩種：四段結(jié)構(gòu)和兩段結(jié)構(gòu)。兩段結(jié)構(gòu)的波紋喇叭實(shí)際上是四段結(jié)構(gòu)的各種融合，主要包括模轉(zhuǎn)換匹配段和喇叭輻射段，采用這種方案的最高和

最低頻率比小于1.75。下面主要介紹寬帶波紋喇叭四段結(jié)構(gòu)中的每段功能。

如圖8.9所示的四段結(jié)構(gòu)一般由輸入錐削段、模變換器段、過渡段(包括變頻段和變角段)、輻射段所組成。圖8.9波紋圓錐喇叭四段結(jié)構(gòu)方案

輸入錐削段：主要目的是將光壁圓波導(dǎo)的輸出半徑漸變到模變換器所需的半徑，以此來實(shí)現(xiàn)模變換器與光壁波導(dǎo)之間的匹配。

模變換器段：主要功能是把光壁圓波導(dǎo)中的TE11

模轉(zhuǎn)換為波紋圓波導(dǎo)中的HE11

模。此段是波紋喇叭設(shè)計(jì)的關(guān)鍵段，它使模式在轉(zhuǎn)換的過程中不會(huì)引起顯著的失配，同時(shí)也不會(huì)造成非必要模的顯著激勵(lì)，尤其是對(duì)于高頻端不會(huì)激勵(lì)起EH12

模，低頻端不會(huì)激勵(lì)起慢波EH11

模。通過合理選擇槽深、槽寬和張角來得到EH12

和HE11

的合適模比，這樣可以使EH12

產(chǎn)生的交叉極化與主模非平衡混合后產(chǎn)生的交叉極化相抵消，從而提高喇叭的性能。

過渡段：主要用來實(shí)現(xiàn)模變換器與輻射段之間的張角變換、槽深變換以及槽距變換等。

輻射段：用來確定波紋圓錐喇叭的主模HE11

的主極化特性，實(shí)現(xiàn)饋源對(duì)反射面的邊沿照射電平。

下面設(shè)計(jì)了一種工作在Ku頻段的波紋圓錐喇叭。這里簡(jiǎn)單給出其主要設(shè)計(jì)步驟。

(1)首先需要選擇圓波導(dǎo)作為饋源的傳輸段。為了保證圓波導(dǎo)主模TE11

的傳輸，要合理選擇圓波導(dǎo)的半徑。圖8.

10給出了圓波導(dǎo)中各模式截止波長(zhǎng)的分布圖。根據(jù)圖8.10可知，在圓波導(dǎo)中，截止波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是主模TE11

，其截止波長(zhǎng)λcTE11=3.41R；其次為TM01模，截止波長(zhǎng)λcTM01=2.62R。輸入圓波導(dǎo)的半徑取值范圍如下：

(2)由于最高與最低頻率比小于1.75，采用簡(jiǎn)單的兩段結(jié)構(gòu)方案。將輸入錐削段與模變換器段融為一段，采用階梯漸變來完成模式的匹配。輸出半徑由喇叭到拋物面的邊緣照

射電平下降-10dB而定。本節(jié)喇叭采用軸向開槽的方式，開槽數(shù)為4，槽深約為λ/4。圖8.10圓波導(dǎo)中各模式截止波長(zhǎng)的分布圖

8.1.2喇叭天線設(shè)計(jì)實(shí)例

1.角錐喇叭天線

首先建立一個(gè)較為簡(jiǎn)單的角錐喇叭天線模型。天線設(shè)計(jì)的中心頻率為10GHz。天線具體尺寸如圖8.11所示。圖8.11天線具體尺寸

天線模型如圖8.12所示，采用波導(dǎo)集總端口饋電。圖8.13所示為天線輸入駐波比，由圖可以看出在整個(gè)仿真頻帶內(nèi)天線的輸入阻抗匹配良好。圖8.14所示為中心頻率處天線的E面和H面輻射方向圖。由圖可以看出，天線的副瓣電平低于-20dB。從圖8.15給出的天線在各個(gè)頻點(diǎn)的輻射方向圖中可以看出，天線在8~11.5GHz的頻帶范圍內(nèi)方向圖和增益保持良好的一致性。圖8.12天線模型圖8.13天線輸入駐波比圖8.14天線E面和H面輻射方向圖

圖8.15天線在多個(gè)頻點(diǎn)的輻射極化方向圖

2.波紋喇叭天線

在本節(jié)所設(shè)計(jì)的喇叭中，槽的深度對(duì)E面及H面方向圖的等化性影響較大，這是由于開槽對(duì)E面電流起到扼流的作用，槽深用來調(diào)節(jié)方向圖的圓對(duì)稱性。喇叭天線仿真結(jié)構(gòu)如圖8.16所示。圖8.17所示表示H/L對(duì)交叉極化的影響，H相當(dāng)于喇叭槽的寬度，在此取H=0.16λ。利用AnsoftHFSS12.0仿真軟件進(jìn)行仿真計(jì)算，最終仿真結(jié)果如下。圖8.16軸向槽波紋圓錐喇叭天線仿真結(jié)構(gòu)圖

圖8.18所示為軸向槽波紋圓錐喇叭的駐波比仿真結(jié)果。在所要求的頻段內(nèi)，駐波比小于1.1。圖8.19所示給出了軸向槽波紋圓錐喇叭輻射方向圖仿真結(jié)果，可以看出在Ku頻段內(nèi)喇叭的輻射特性和旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性都很好。表8.1列出了饋源喇叭具體的輻射性能(表中，

fL代表低頻端，

f0

代表中頻，

fH

代表高頻端)，整個(gè)頻段內(nèi)，錐削角度±31°的錐削電平均達(dá)到-10dB，45°平面內(nèi)(波紋圓錐喇叭交叉極化最大的平面)交叉極化隔離度在-10dB錐削電平角度范圍內(nèi)均大于31.5dB，基本滿足設(shè)計(jì)要求。圖8.17喇叭交叉極化大小隨H/L變化圖8.18軸向槽波紋圓錐喇叭駐波比

表8.1軸向槽波紋圓錐喇叭輻射性能圖8.19軸向槽波紋圓錐喇叭輻射方向圖仿真結(jié)果圖8.19軸向槽波紋圓錐喇叭輻射方向圖仿真結(jié)果圖8.19軸向槽波紋圓錐喇叭輻射方向圖仿真結(jié)果

這里再給出一個(gè)大張角Ku波段波紋圓錐喇叭設(shè)計(jì)實(shí)例。喇叭張角為30°，開槽數(shù)為5，槽與喇叭壁垂直。喇叭仿真結(jié)構(gòu)如圖8.20所示。在設(shè)計(jì)過程中有以下幾點(diǎn)需要注意：

(1)輸入段的選擇同上節(jié)一樣，保證圓波導(dǎo)工作并傳輸其主模TE11

。

(2)由于喇叭為大張角波紋圓錐喇叭，相比小張角波紋圓錐喇叭和軸向槽波紋圓錐喇叭而言，機(jī)械加工較難，所以將模變換器段與喇叭輻射段融為一體。

(3)采用槽數(shù)為4的稀槽形式，調(diào)節(jié)槽深可以完成對(duì)HE11平衡混合模的調(diào)節(jié)。波紋槽深約為λ/4。為了改善匹配，喇叭頸部附近的槽深約為λ/2。圖8.21給出了所設(shè)計(jì)的喇叭駐波比隨頸部槽深的變化情況。由圖可以看出，為了更好地改善駐波匹配，喇叭頸部的槽深應(yīng)大于λ/4。

(4)大張角波紋圓錐喇叭的喇叭口徑大小對(duì)喇叭的波瓣寬度影響較小，喇叭波瓣寬度直接受張角大小的影響較大，故選用大張角波紋圓錐喇叭可盡量減小口面直徑。圖8.20大張角波紋圓錐喇叭仿真結(jié)構(gòu)圖圖8.21喇叭頸部槽深對(duì)駐波比的影響

利用AnsoftHFSS12.0仿真軟件進(jìn)行優(yōu)化與仿真，最終仿真結(jié)果如圖8.22、圖8.23和表8.2所示。圖8.22大張角波紋圓錐喇叭駐波比仿真結(jié)果圖8.23大張角波紋圓錐喇叭輻射方向圖仿真結(jié)果圖8.23大張角波紋圓錐喇叭輻射方向圖仿真結(jié)果圖8.23大張角波紋圓錐喇叭輻射方向圖仿真結(jié)果

表8.2大張角波紋圓錐喇叭輻射性能

圖8.22所示為大張角波紋圓錐喇叭的電壓駐波比仿真結(jié)果，在所要求的頻段內(nèi)，電壓駐波比小于1.05。圖8.23給出了大張角波紋圓錐喇叭輻射方向圖仿真結(jié)果，可以看出在Ku頻段內(nèi)喇叭的輻射特性和旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性都很好。在整個(gè)頻段內(nèi)，錐削角度±40°的錐削電平均達(dá)到-10dB，45°平面內(nèi)(波紋圓錐喇叭交叉極化最大的平面)交叉極化隔離度在-10dB錐削電平角度范圍內(nèi)均大于30.5dB，基本滿足設(shè)計(jì)的要求。

若喇叭天線用作饋源，喇叭天線的設(shè)計(jì)還要參照整個(gè)天線的其他要求開展。

8.2反射面天線

反射面天線是帶有一個(gè)或多個(gè)反射面結(jié)構(gòu)以形成高增益波束的一種強(qiáng)定向天線。反射面天線按饋電方式劃分，可分為正饋反射面天線和偏饋反射面天線等；按反射面的形狀劃分，可分為平板反射面天線和曲面反射面天線等；按曲面形式劃分，可分為標(biāo)準(zhǔn)曲面(曲面由解析方程給出)天線和賦形(Shaped)反射面(曲面由數(shù)值給出)天線等；按照其結(jié)構(gòu)劃分，可分為單反射面天線、雙反射面天線和多反射面天線等。

雙反射面天線是應(yīng)用最為廣泛的一類天線。在雙反射面天線中，按主副反射面的曲面類型劃分，可以分為：卡塞格倫天線——主反射面母線為拋物線，副反射面母線為雙葉雙曲線的一支；格里高利天線——主反射面母線為拋物線，副反射面母線為橢圓；環(huán)焦天線——主反射面母線為拋物線，副反射面母線為橢圓，但都不以各自對(duì)稱軸為旋轉(zhuǎn)軸；雙拋物面天線——主、副反射面母線都是拋物線。反射面天線由于其高增益特性得到廣泛應(yīng)用，如微波通信、各種雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)、

射電天文(如圖8.24所示)，甚至是高功率微波武器等。

其最重要的應(yīng)用之一是作為衛(wèi)星天線使用。常用的分析反射面特性的方法包括幾何光學(xué)法(GO)和基于表面感應(yīng)電流積分的物理光學(xué)法(PO)。

圖8.24反射面天線舉例圖8.24反射面天線舉例

8.2.1反射面天線工作原理

最簡(jiǎn)單的單反射面天線為圖8.25所示的旋轉(zhuǎn)拋物面天線。天線由饋源和反射面兩部分構(gòu)成。饋源常采用喇叭天線。假設(shè)饋源產(chǎn)生的輻射場(chǎng)具有等效的相位中心，且位于F點(diǎn)。

以饋源的相位中心F為焦點(diǎn)，以饋源的最大輻射方向的反方向Z方向?yàn)檩S線，選用合適的焦距產(chǎn)生一條拋物線，進(jìn)而繞Z軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生如圖8.25所示的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱拋物反射面，即由饋源發(fā)出的球面波經(jīng)過反射面的反射后變?yōu)檠豘軸方向傳播的平面波。

圖8.25所示在垂直于傳播方向的合適位置取一個(gè)口面進(jìn)行截?cái)啵瑒t根據(jù)拋物面的性質(zhì)可知，從F點(diǎn)發(fā)出的每一條射線到達(dá)口面時(shí)都經(jīng)歷相同的路徑長(zhǎng)度，即有相同的相位。根據(jù)基爾霍夫等效定理，天線的遠(yuǎn)區(qū)輻射可以看做由口面上的輻射場(chǎng)的等效源產(chǎn)生，由于這些等效源具有相同的相位，其在OZ方向的輻射相互疊加，可以在遠(yuǎn)區(qū)產(chǎn)生沿該方向的最大的輻射場(chǎng)。圖8.25旋轉(zhuǎn)拋物面天線

常見的雙反射面天線有格里高利天線和卡塞格倫天線兩種。雙反射面天線由饋源、副反射面和主反射面構(gòu)成。圖8.

26(a)所示的為格里高利天線，其饋源也經(jīng)常采用喇叭天線。

假設(shè)喇叭饋源產(chǎn)生的輻射波具有統(tǒng)一的相位中心，位于F1

。格里高利天線的副反射面由旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的橢球面的一部分構(gòu)成。橢球的軸線與喇叭天線輻射軸線重合，一個(gè)焦點(diǎn)與饋源相位中心F1

重合，另一個(gè)焦點(diǎn)F2

位于軸OZ上。格里高利天線的主反射面的構(gòu)成過程與單反射面天線類似。所不同的是，這里要以旋轉(zhuǎn)橢球面的焦點(diǎn)F2

為焦點(diǎn)，通過焦點(diǎn)位于F2

的拋物線沿OZ軸的旋轉(zhuǎn)構(gòu)成反射面。

下面分析其工作原理：由橢球面具有的幾何特性可以看出，

由F1

發(fā)出的球面波通過副反射面的反射首先回到F2

點(diǎn)，形成由F2

點(diǎn)發(fā)出的球面波，而由F2

發(fā)出的球面波經(jīng)過主反射面的反射可以與單反射面類似的方式產(chǎn)生遠(yuǎn)區(qū)的定向輻射。圖8.26雙反射面天線

圖8.26(b)所示為卡塞格倫天線示意圖。其饋源也經(jīng)常采用喇叭天線，相位中心位于F1

。卡塞格倫天線的副反射面由旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的雙曲面的一部分構(gòu)成。雙曲面的軸線與喇叭天線輻射軸線重合，一個(gè)焦點(diǎn)與饋源相位中心F1重合，另一個(gè)焦點(diǎn)F2位于軸OZ上。卡塞格倫天線的主反射面的構(gòu)成過程與格里高利天線類似。所不同的是，這里要以旋轉(zhuǎn)雙曲面的焦點(diǎn)F2

為焦點(diǎn)，通過焦點(diǎn)位于F2

的拋物線沿OZ軸的旋轉(zhuǎn)構(gòu)成反射面。下面分析其工作原理：由雙曲面具有的幾何特性可以看出，由F1

發(fā)出的球面波通過副反射面的反射形成球面波，此球面波可看做由F2點(diǎn)發(fā)出，而由F2發(fā)出的球面波經(jīng)過主反射面的反射后可以與單反射面類似的方式產(chǎn)生遠(yuǎn)區(qū)的定向輻射。

由上述的兩種天線的工作原理可以看出，這類雙反射面天線結(jié)構(gòu)造成了兩種遮擋。第一種遮擋為由副反射面反射的電磁波到達(dá)主面之前受饋源的遮擋；第二種遮擋為經(jīng)過主面

反射后的電磁波輻射出去之前會(huì)受到副反射面的遮擋。這兩種遮擋和帶來的能量的反射都會(huì)對(duì)饋源的匹配和副瓣的控制帶來很大的困難。為了克服這種遮擋效果，發(fā)展出了對(duì)應(yīng)的

改進(jìn)型天線，如偏置雙反射面天線和環(huán)焦天線。

如圖8.27所示，偏置格里高利天線是通過對(duì)圖8.26(a)所示的格里高利反射面天線的改進(jìn)發(fā)展出來的。其主要的構(gòu)成過程如下，首先令喇叭饋源的相位中心點(diǎn)位于F1，喇叭的最大軸線輻射方向?yàn)檠谾1-Q構(gòu)成的方向。在與F1-Q夾角為Φ

0

的方向上構(gòu)成F1F2射線方向。以該方向?yàn)檩S線，以F1、F2為焦點(diǎn)構(gòu)成旋轉(zhuǎn)橢球面。以F1為頂點(diǎn)、以喇叭軸線F1-Q為軸線、頂角為Φ

*

的錐面與上述的橢球面相交，該交線所包圍的旋轉(zhuǎn)橢球面的一部分構(gòu)成了如圖8.28所示的副反射面。

同時(shí)，饋源的軸線經(jīng)過副反射面上Q點(diǎn)的反射構(gòu)成了經(jīng)過F2點(diǎn)的射線Q-F2，在與Q-F2夾角為θ0的方向建立軸線F2Z′軸，并以F2為焦點(diǎn)，以F2Z’軸建立一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱拋物面。饋源發(fā)出的電磁波以與Φ

*經(jīng)過副反射面反射后形成如圖所示的錐面，此錐面以F2為頂點(diǎn)，以Φ

*為頂角并且與上述拋物面相交，該交線所包圍的旋轉(zhuǎn)拋物面的一部分構(gòu)成了如圖8.27所示的主反射面。

其工作的基本原理是：由位于喇叭饋源相位中心，同時(shí)也是橢球面一個(gè)焦點(diǎn)的F

1發(fā)出的以Φ

*為頂角的部分球面波經(jīng)過由部分橢球面構(gòu)成的副反射面的反射匯聚到橢球面的另一個(gè)焦點(diǎn)F2，經(jīng)過F2后的球面波被以F2為焦點(diǎn)的由部分拋物面構(gòu)成的主面的反射變?yōu)槠矫娌ǖ竭_(dá)口面。由幾何結(jié)構(gòu)可以看出，因?yàn)樗猩渚€經(jīng)過了相同的路徑長(zhǎng)度，所以在口面上同樣為等相位，這樣就可以在遠(yuǎn)區(qū)形成定向輻射。同時(shí)還可以看出，偏置格里高利天線通過將喇叭軸線、副反射面對(duì)稱軸線和主反射面對(duì)稱軸線進(jìn)行偏離，利用部分旋轉(zhuǎn)面來反射電磁波，在保持電磁波等波程的前提下避開了前面所提到的兩種遮擋，因此可以大大改善天線的特性。圖8.27偏置格里高利天線

如圖8.28所示，環(huán)焦格里高利天線是通過對(duì)圖8.26(a)所示的格里高利反射面天線的改進(jìn)發(fā)展出來的。環(huán)焦天線以一個(gè)截面繞軸旋轉(zhuǎn)而成。首先在一個(gè)平面內(nèi)研究其切面結(jié)構(gòu)。令喇叭饋源的相位中心點(diǎn)位于F1

，最大輻射方向沿Z軸方向，在偏離Z軸線方向引入射線F1F2，以該方向?yàn)檩S線，以F1

、F2

為焦點(diǎn)構(gòu)成橢圓(注意此處不再構(gòu)成橢球面)，再以F2為焦點(diǎn)，在該平面構(gòu)成拋物線。以喇叭的軸線和上照射邊緣為邊界，對(duì)橢圓進(jìn)行截?cái)嗟玫揭欢吻€，再以這段曲線兩邊對(duì)應(yīng)的射線軌跡截?cái)鄴佄锞€得到主反射面的截?cái)嗲€。

將從橢圓上截?cái)嗟玫降那€段繞Z軸旋轉(zhuǎn)得到副反射面，同時(shí)對(duì)從拋物線上截?cái)嗟玫角€段也繞Z軸旋轉(zhuǎn)得到主反射面。這樣就構(gòu)成了如圖8.28所示的環(huán)焦雙反射面天線。可以看出，作為截面上橢圓和拋物線的公共焦點(diǎn)，

F2經(jīng)旋轉(zhuǎn)后變?yōu)閳A，因此這種天線的公共焦點(diǎn)變?yōu)橐粋€(gè)環(huán)線，故稱為環(huán)焦天線。由饋源發(fā)射的電磁波經(jīng)過相同的光程到達(dá)口面上，形成環(huán)形的輻射口面，并在遠(yuǎn)區(qū)形成定向輻射。環(huán)焦天線同樣可以避免饋源和副面的遮擋。

偏置和環(huán)焦格里高利天線均可避免遮擋帶來的影響。相對(duì)而言，偏置天線擁有更高的口徑效率，但由于環(huán)焦天線具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱特性，它的設(shè)計(jì)和分析以及加工要較為容易。在移動(dòng)通信設(shè)備中，由于尺寸的限制，展開式偏置格里高利天線得到廣泛應(yīng)用。

圖8.28環(huán)焦格里高利天線圖

8.2.2反射面天線的電參數(shù)

1.旋轉(zhuǎn)拋物面天線的幾何參數(shù)及輻射特性

1)拋物線方程

以旋轉(zhuǎn)拋物面為例，它是由拋物線繞其對(duì)稱軸OZ旋轉(zhuǎn)而成的。選取拋物面在YOZ

平面內(nèi)的截線(拋物線)進(jìn)行分析。拋物線在直角坐標(biāo)內(nèi)的方程為

式中，

f

為焦距。其坐標(biāo)選取如圖8.30所示。

在YOZ面內(nèi)建立坐標(biāo)系(ρ－ψ)，極坐標(biāo)的原點(diǎn)取在焦點(diǎn)F處。F

到拋物面上任意點(diǎn)P的距離為ρ，

FP與負(fù)Z軸夾角為ψ。由圖8.29所示可得極坐標(biāo)系中變量(ρ，ψ)與直角坐標(biāo)系中的變量(y，z)的關(guān)系為

將上式帶入式(8－40)，得到極坐標(biāo)下拋物線方程為

圖8.29拋物面幾何關(guān)系

2)焦徑比

設(shè)拋物面的口面直徑為2a

，定義f/2a為焦徑比，可得：

式中，

Ψ為拋物面的半張角，則2Ψ

為拋物面的張角。

圖8.30不同焦距的拋物面

3)口面場(chǎng)分布

拋物面的分析設(shè)計(jì)一般采用幾何光學(xué)和物理光學(xué)的方法導(dǎo)出口徑場(chǎng)面上的場(chǎng)分布，然后依據(jù)口徑場(chǎng)分布，求出輻射場(chǎng)。利用這種方法計(jì)算口面上的場(chǎng)分布時(shí)，為了使求解簡(jiǎn)單，需要做以下假定：

(1)饋源輻射為理想球面波，即它有一個(gè)確定的相位中心，并與拋物面焦點(diǎn)F重合，否則口面場(chǎng)就不是同相場(chǎng)。

(2)饋源后向輻射為0，即在ψ>π/2時(shí)的區(qū)域中輻射為0。

(3)拋物面焦距遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)，拋物面位于饋源的遠(yuǎn)區(qū)，且對(duì)饋源的影響可忽略。

(4)拋物面是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，饋源的方向圖也是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，即它們只是ψ的函數(shù)。

下面計(jì)算拋物面口面上的場(chǎng)分布。先要計(jì)算拋物面口面A上的場(chǎng)強(qiáng)分布。

如圖8.31所示，假設(shè)輻射器(饋源)的尺寸很小，其相位中心位于拋物面的焦點(diǎn)上。根據(jù)拋物面的幾何特性，從焦點(diǎn)出發(fā)經(jīng)過拋物面反射的全部射線都是平行的，且在與Z軸垂直的平面上是同相的。由于從拋物面表面A′到口面A的路程中，平行反射波的能量密度不變，因此口面A上場(chǎng)的振幅與A′上的相同。即圖8.31所示的P點(diǎn)與P′點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相同。從饋源到拋物面表面的過程中，電磁波為球面波，由于能量的擴(kuò)散，場(chǎng)強(qiáng)的振幅與距離成反比，隨著離開饋源距離的增大，場(chǎng)強(qiáng)減小。圖8.31拋物面天線

設(shè)饋源歸一化功率方向性函數(shù)為F1

(ψ)，則根據(jù)式

可得天線口面P點(diǎn)場(chǎng)的振幅為

式中：

D1

是饋源最大輻射方向的方向系數(shù)；Pr

是饋源輻射功率；

ρ

是饋源到拋物面的鏡像距離。將式(8－42)帶入式(8－44)，得

由式(8－45)可以看出，口面上的場(chǎng)分布是角度ψ

的函數(shù)，因此口面上的場(chǎng)分布是不均勻的。口面場(chǎng)分布的不均勻性，一方面是由饋源輻射不均勻引起的，體現(xiàn)為F1(ψ)；另一方面是由于饋源到拋物面上各點(diǎn)的行程不同，因而是由球面波的擴(kuò)散衰減不同引起的，體現(xiàn)為1+cosψ。

當(dāng)饋源均勻照射時(shí)，F(xiàn)1(ψ)=1，口面上的場(chǎng)分布為

。在拋物面上的中心點(diǎn)，ψ=0，1+cosψ=2，口面場(chǎng)在此處具有最大值；在拋物面口面的邊緣，ψ=Ψ，1+cosψ=1+cosΨ。可見，

Ψ越小，口面上中心點(diǎn)的場(chǎng)與邊緣的場(chǎng)的差值越小，口面場(chǎng)分布越均勻。而由前面分析可知，

Ψ

越小，

f/2a越大，拋物面的焦距越長(zhǎng)。因此，為了得到更均勻的口面場(chǎng)分布，宜采用長(zhǎng)焦距的拋物面。

2.旋轉(zhuǎn)拋物面天線的特性參數(shù)

反射面天線因具有復(fù)雜性和特殊性，所以引入了許多參數(shù)來描述其反射過程特性。

天線效率，對(duì)發(fā)射天線來說，是來衡量天線將導(dǎo)波能量或高頻電流轉(zhuǎn)換為無線電波的有效程度。所謂的反射面天線效率，是指電磁波從其本身的饋源進(jìn)入反射面系統(tǒng)中，然后再輻射到空間中去這一過程中的損耗程度。損耗越少，天線效率越高，表示其性能也就越好。反射面的效率主要包含截獲效率、口徑效率、透明效率、交叉極化效率和主面公差效率。這五個(gè)效率因子的乘積就代表反射面總效率的近似值。由于其他的效率因子不易于分析計(jì)算，而且不是決定性的因素，在此暫時(shí)忽略不計(jì)。

(1)截獲效率，即饋源照射效率，指饋源輻射出的所有能量中，有多少被反射面所截獲。這是由于饋源照射拋物面時(shí)，有一部分能量會(huì)越過拋物面邊緣而直接輻射到空間中去。

若是單反射面，則為主面截獲效率；若是雙反射面，則為副面截獲效率。

(2)口徑效率，即口徑利用效率，是指不均勻分布的口徑面積可以等效為多大的均勻分布的口徑，由拋物面表面電流密度和口徑場(chǎng)分布形式?jīng)Q定，與饋源形式和拋物面的形狀有關(guān)。當(dāng)饋源給定，即饋源的方向圖確定后，拋物面張角越小，照射在拋物面上形成的口徑場(chǎng)分布越均勻，口徑效率越大。計(jì)算與實(shí)踐表明，拋物面會(huì)存在一個(gè)最優(yōu)張角，當(dāng)拋物面口徑邊緣場(chǎng)比口徑中心場(chǎng)低大約10~11dB時(shí)所對(duì)應(yīng)的張角即為最優(yōu)張角。

(3)透明效率，是指反射面所截獲并反射的所有能量中，有多少?zèng)]有遇到遮擋，到達(dá)口面。

(4)交叉極化效率，是指口面所輻射的所有能量中，有多少是由主極化分量輻射的。因?yàn)榭趶綀?chǎng)的交叉極化分量輻射會(huì)造成一部分能量損失。

(5)主面公差效率，指因主面制造偏差引起的效率損失。對(duì)于有副面的雙反射面天線來說，副面較小且加工精度較高，副面的偏差可忽略不計(jì)。高增益天線的反射面表面通常很大，制造時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生誤差。

8.2.3反射面天線設(shè)計(jì)實(shí)例

反射面天線的設(shè)計(jì)過程較為復(fù)雜，通常情況下先依據(jù)增益、副瓣電平、波束寬度等要求結(jié)合天線的尺寸、重量、成本等要求來確定采用哪種類型的天線形式，然后再對(duì)饋源、反射面等結(jié)構(gòu)逐步進(jìn)行精細(xì)設(shè)計(jì)，最終結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來給出天線的整體設(shè)計(jì)方案。下面給出反射面天線的主要設(shè)計(jì)流程。

1.單偏置拋物面天線

Ku波段接收頻段上的單偏置反射面天線設(shè)計(jì)：首先根據(jù)要求確定所設(shè)計(jì)的反射面天線的投影口徑直徑D；其次確定截取高度；最后是焦距F的選取，以不增大反射面天線的縱向尺寸為依據(jù)來選取。根據(jù)以上確定的參數(shù)可以推導(dǎo)出饋源的照射角度，然后對(duì)饋源進(jìn)行仿真與設(shè)計(jì)。

最終各優(yōu)化參數(shù)選取如下：

(1)饋源為大張角喇叭，喇叭錐削角度為±40°，錐削電平為-10dB。

(2)反射面焦距F=14.9λ0

，投影直徑D=21.7λ0

。

(3)截取高度H=1.08λ0

。

饋源的相位中心放置在反射面的焦點(diǎn)處，饋源的軸線對(duì)準(zhǔn)反射面的中心放置。

圖8.32分別給出了天線整體系統(tǒng)的剖面示意圖及在FEKO中的仿真模型。圖8.32饋源應(yīng)用于單偏置反射面天線系統(tǒng)整體仿真

遠(yuǎn)場(chǎng)的歸一化方向圖如圖8.33所示，分別給出了E面和H面在各個(gè)頻點(diǎn)上的主極化和交叉極化方向圖。表8.3所示為Ku波段反射面天線遠(yuǎn)場(chǎng)仿真結(jié)果。(注：以下圖表中，f

L

代表低頻端，f0

代表中頻，

f

H

代表高頻端，相對(duì)帶寬為4%)。圖8.33單偏置反射面天線遠(yuǎn)場(chǎng)仿真歸一化方向圖圖8.33單偏置反射面天線遠(yuǎn)場(chǎng)仿真歸一化方向圖

圖8.33單偏置反射面天線遠(yuǎn)場(chǎng)仿真歸一化方向圖

表8.3Ku波段反射面天線遠(yuǎn)場(chǎng)仿真結(jié)果

從以上結(jié)果可以看出，增益在整個(gè)接收頻段內(nèi)大于35dB，軸向交叉極化比在整個(gè)頻段內(nèi)大于64dB，可以滿足設(shè)計(jì)的基本要求。由于反射面結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性所引起的H面交叉極化電平峰值在主波束1dB的寬度內(nèi)始終大于-30dB，這也是由單偏置天線結(jié)構(gòu)本身所引起的，是其結(jié)構(gòu)本身的固有缺點(diǎn)，是無法克服的。

圖8.34給出了天線中頻仿真與實(shí)測(cè)遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖的比較。表8.4所示為天線實(shí)測(cè)結(jié)果。

圖8.34說明實(shí)測(cè)結(jié)果與仿真結(jié)果相吻合，滿足指標(biāo)設(shè)計(jì)要求。

圖8.34天線中頻仿真與實(shí)測(cè)遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖對(duì)比

表8.4Ku波段反射面天線遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果

從表8.3與表8.4可以看出，實(shí)測(cè)增益小于仿真增益約0.8dB。這是由于仿真計(jì)算為理想饋電形式，而實(shí)際測(cè)試中加入了一段饋線，饋線的引入會(huì)帶來一部分的損耗。另外，實(shí)際加工誤差及反射面表面的光滑度等也會(huì)造成天線效率的降低。

2.雙反射面環(huán)焦天線

環(huán)焦天線的特性決定了其廣闊的發(fā)展前景，它在中小型衛(wèi)星通信地球站中具有獨(dú)特的位置。它可以克服初級(jí)饋源所引起的遮擋大于副鏡造成的次級(jí)遮擋的缺點(diǎn)，從而開辟了中

小型天線低旁瓣化和高極化鑒別率的新途徑。圖8.35所示給出了環(huán)焦天線及其坐標(biāo)。圖8.35環(huán)焦天線及其坐標(biāo)

首先，按照以下指標(biāo)設(shè)計(jì)一個(gè)環(huán)焦天線，然后進(jìn)行分析，得出其方向圖特性。環(huán)焦天線工作頻率f0

=12.5GHz，拋物面口面直徑D0

=0.6m，副鏡直徑d=0.06m。按以下步驟來進(jìn)行設(shè)計(jì)：

(1)選焦距直徑比τ=0.32，喇叭口面相差?m

=π，可求得

(5)由圖8.35可知：

副面母線橢圓的長(zhǎng)軸為

用物理光學(xué)方法對(duì)此環(huán)焦天線進(jìn)行分析，得到旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的主面方向圖如圖8.36所示。圖8.36所設(shè)計(jì)的環(huán)焦天線主面方向圖

下面對(duì)上述環(huán)焦天線初級(jí)饋源和第一反射面進(jìn)行一種特殊的設(shè)計(jì)，來演示如何在實(shí)際工程中進(jìn)行全方位的綜合考慮。這里要設(shè)計(jì)的小口徑天線用于微波中繼通信，工作在Ku頻段(作為微波中繼通信天線，對(duì)于駐波比和方向圖前后比有很高的要求)。

其設(shè)計(jì)指標(biāo)如下：

·主面直徑?D

=600mm，副面直徑?d

=60mm，焦徑比τ=0.35；

·增益：36.4dBi(14.2GHz)，36.8dBi(14.8GHz)，37.1dBi(15.4GHz)；

·半功率波瓣寬度：2.4°；

·駐波比：1.5；

·前后比：66dBi(180°±80°)；

·交叉極化鑒別率：30dBi。

一般雙反射面天線，我們總希望饋源滿足遠(yuǎn)場(chǎng)條件，但是這里我們要設(shè)計(jì)的小型化天線由于結(jié)構(gòu)尺寸的限制，使得我們?cè)谟懻撍母黜?xiàng)性能時(shí)是在近場(chǎng)條件下得出的，這是我

們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的難點(diǎn)所在。在這里利用高頻電磁結(jié)構(gòu)仿真軟件HFSS基于有限元法(FEM)計(jì)算饋源及副面在近場(chǎng)條件下的電磁特性。

考慮到在雙反射面天線中，環(huán)焦天線結(jié)構(gòu)有一較低的駐波比。對(duì)于雙反射面，我們從傳統(tǒng)環(huán)焦天線設(shè)計(jì)思路入手，得到滿足要求的幾何參數(shù)情況下的副面的結(jié)構(gòu)參數(shù)。考慮到

主副面小口徑帶來的副面尺寸減小問題，我們對(duì)得到的副面結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，運(yùn)用濺散板天線設(shè)計(jì)思路，對(duì)于饋源和副面采用一體化設(shè)計(jì)。

所謂的一體化設(shè)計(jì)思想，是指把饋源與小口徑副面作為一個(gè)整體來考慮，把雙反射面天線當(dāng)作一個(gè)前饋拋物面天線來設(shè)計(jì)。知道了主面的尺寸和焦徑比，也就知道了需要的覆

蓋主面波束的要求。下一步的工作就是使從饋源輻射出來的電磁波在經(jīng)過副面反射以后，到達(dá)主面照射范圍內(nèi)時(shí)盡量滿足等幅同相球面波的性質(zhì)。這樣在經(jīng)過主面反射以后，由于

主面是標(biāo)準(zhǔn)拋物面，就可以實(shí)現(xiàn)口徑效率的最大化。但是實(shí)際運(yùn)用過程中，由于饋源的性質(zhì)以及副面尺寸過小帶來的漏射問題，使我們很難達(dá)到均勻球面波的性質(zhì)。

我們只能在盡可能寬的照射范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)近似等幅同相球面波來提高口徑效率，從而提高主瓣電平。總之，這種設(shè)計(jì)思路是對(duì)考慮同類型問題進(jìn)行的大膽嘗試。

對(duì)于提高前后比，我們可以從兩個(gè)方面來考慮：一方面我們要盡量提高主瓣增益，另一方面我們要盡量降低后瓣增益。對(duì)于前者，我們主要是運(yùn)用上面提到的方法來提高口徑效率，從而達(dá)到提高主瓣增益的效果。對(duì)于后者，我們考慮在主面邊緣加裝環(huán)形金屬圍邊，由于邊緣照射電平激勵(lì)起來的主反