矩形波导天线的HFSS仿真 - 图文

dEm?j12?rEycos?e?jkrdse? (2-5)

于是，惠更斯元在H平面上的辐射场为：

1dEH?j(1?cos?)Eye?jkrdse? (2-6)

2?r由上可看出，两主平面的归一化方向函数均为：

1FE(?)?FH(?)?(1?cos?) (2-7)

2惠更斯元归一化方向图

图2-5 惠更斯元归一化方向图

2.2 矩形同相平面口径的辐射

设矩形口径(Rectangular Aperture)的尺寸为a×b，如下图所示图2-6 矩形平面口径坐标系

对于E平面（yOz平面）：

E?E1a/2b/2E??j2r?(1?cos?)e?jkr?dxs??b/2Ey(xs,ys)ejkyssin??a/2dys (2-8)

对于H平面（xOz平面）： E1?jkrb/2a/2H?E??j2r?(1?cos?)e??b/2dys??a/2Ey(xs,ys)ejkxssin?dxs当口径场Ey为均匀分布时，Ey=E0，如果引入：

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(2-9)

12 (2-10)

1?2?kasin?2?1?kbsin?则两主平面的方向函数为

FE?(1?cos?)sin?1?2?1(1?cos?)sin?2?2?2

FH? (2-11)

3 卫星通信中面天线的应用

3.1 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3-1 抛物面天线

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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。

3.2 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。

卡塞格伦天线的优点是天线的效率高，噪声温度低，馈源和低噪声放大器可以安装在天线后方的射频箱里，这样可以减小馈线损耗带来的不利影响。缺点是副反射面极其支干会造成一定的遮挡。

图3-2 卡塞格伦天线

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3.3 格里高利天线

格里高利天线也是一种双反射面天线，也由主反射面、副反射面及馈源组成，如图3.3所示。与卡塞格伦天线不同的是，它的副反射面是一个椭球面。馈源置于椭球面的一个焦点F1上，椭球面的另一个焦点F2与主反射面的焦点重合。格里高利天线的许多特性都与卡塞格伦天线相似，不同的是椭球面的焦点是一个实焦点，所有波束都汇聚于这一点。

图3-3 格里高利天线

3.4 环焦天线

对卫星通信天线的总要求是在宽频带内有较低的旁瓣、较高的口面效率及较高的G/T值（地面站性能指数），当天线的口面较小时，使用环焦天线能较好地同时满足这些要求。因此，环焦天线特别适用于VSAT地球站。

环焦天线由主反射面、副反射面和馈源喇叭三部分组成，结构如图4所示。主反射面为部分旋转抛物面，副反射面由椭圆弧CB绕主反射面轴线OC旋转一

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