03半波天線

半波天線(偶極子、赫茲)由兩個長度的線桿或管組成，每個長度為特定頻率的1/4波長。它是構(gòu)成許多復(fù)雜天線的基本單元。對于偶極子，電流在中心最大，在兩端最小。中心電壓最小，兩端電壓最大。

圖8半波偶極子天線

也可以通過將天線在其中心進行劃分，并將傳輸線從最終發(fā)射機輸出級連接到半波天線的兩端，將能量供給半波天線。由于天線是在中心饋電(一個低電壓和高電流的點)，因此這種類型的饋電方式被稱為中心饋電或電流饋電方法。饋電點對于確定要使用的輸電線路類型很重要。

電流和電壓駐波與并聯(lián)振蕩電路產(chǎn)生的駐波類似。然而，相對于各向同性輻射體的增益恰好為1，半波天線的增益已經(jīng)達到了1.5左右，而最大輻射來自垂直于天線軸線的方向。

半波偶極子也是由一個簡單的振蕩電路產(chǎn)生的。我們簡單地假設(shè)振蕩電路的電容器板是分開且彎曲一點的。電容量減小了，但電容器仍然是電容器。當電容器板進一步分開時，電場線必須覆蓋越來越大的面積。當電容器的形狀再也認不出來時，電場線穿過自由空間，一個正在中心饋電的半波偶極子就形成了。

圖 9離散振蕩電路中的偶極子天線

04拋物面天線

拋物面天線是雷達工程中最常用的安裝天線類型。圖11展示了拋物線天線。拋物面天線由一個圓形拋物面反射器和位于該反射器焦點上的點源組成。這個點源稱為“主輻射器”或“輻射器”。

圖10Gematronik公司生產(chǎn)的氣象雷達拋物面天線

圖11 拋物面反射器原理

圓形拋物面(拋物面)反射器是由金屬構(gòu)成的，通常是由金屬網(wǎng)覆蓋在內(nèi)側(cè)面的框架。金屬網(wǎng)槽的寬度必須小于λ/10。這種金屬覆蓋層形成反射雷達能量的一面鏡子。

根據(jù)光學(xué)原理和解析幾何原理，這種類型的反射鏡，所有的反射光線都平行于拋物面的軸線，理想情況下，只有一條反射光線平行于主軸，沒有旁瓣。電場使輻射器產(chǎn)生球形波。當波陣面的每一部分到達反射面時，波陣面的相位就會發(fā)生180度的相移，并以一定的角度向外發(fā)射，使得波陣面的所有部分沿平行路徑傳播

一個理想的雷達天線可以產(chǎn)生一個像鉛筆一樣的光束。如果反射面是橢圓的，那么它將會產(chǎn)生一個扇形波束。監(jiān)視雷達在水平和垂直平面采用兩種不同的曲率以實現(xiàn)方位面筆形波束和俯仰面余割平方扇形波束的功能。

圖11中所示的理想情況在現(xiàn)實中無法實現(xiàn)。由于加工的不平整度，實際拋物線天線的方向圖呈錐形。某些雷達設(shè)備中主波束的可能在的1或2度到15至20度之間變化。

拋物面天線的輻射方向圖包括一個沿傳播軸方向的主瓣和幾個小的副瓣。在前一章的圖3和圖4中，這種類型的反射器可以產(chǎn)生非常窄的波束。

拋物面反射器天線的增益G為：

這是一個近似的公式，但在大多數(shù)情況下給出了一個很好的指示，同時注意增益會被回波函數(shù)修正。

4.1扇形波束天線

扇形波束天線是一種定向天線，其產(chǎn)生的主瓣在一個維度上具有窄波束寬度，在另一個維度上具有寬波束寬度。這種模式可以通過采用拋物面的非對稱部分，如用截斷的拋物面反射器，由于反射鏡在垂直面上窄，在水平面上寬，因此產(chǎn)生了垂直面上寬，水平面上窄的光束。

圖12扇形波束方向圖 a)側(cè)視 b)正視

圖13截斷拋物面反射器

這種天線系統(tǒng)一般用于測高設(shè)備中(如果反射面旋轉(zhuǎn)90度)，由于反射面在水平面上窄，在垂直面上寬，所以產(chǎn)生的波束在水平面上寬，在垂直面上窄。在外形上，測高雷達波束為水平扇形波束，如圖14所示。輻射面并不是安裝在天線的中間，而是像商業(yè)衛(wèi)星的接收機碟形天線一樣側(cè)向安裝。這種天線被稱為偏置天線。