航天公开课通信天线的类型思维导图

有卡塞格伦天线、抛物面天线、偏馈天线、环焦天线等

随着天线技术的发展，新型天线也不断地出现，如多波束天线、平板天线、微带天线、有源天线等

卡塞格伦天线是另一种在卫星通信中常用的天线，它是从抛物面天线演变而来的

卡塞格伦天线由三部分组成，即主反射器、副反射器和辐射源

其中主反射器为旋转抛物面，副反射面为旋转双曲面

在结构上，双曲面的一个焦点与抛物面的焦点重合，双曲面焦轴与抛物面的焦轴重合

而辐射源位于双曲面的另一焦点上，它是由副反射器对辐射源发出的电磁波进行的一次反射

将电磁波反射到主反射器上，然后再经主反射器反射后获得相应方向的平面波波束，以实现定向发射

由F1发出的射线经过双曲面反射后的射线，就相当于由双曲面的虚焦点直接发射出的射线

因此只要是双曲面的虚焦点与抛物面的焦点相重合

就可使副反射面反射到主反射面上的射线被抛物面反射成平面波辐射出去

它将馈源的辐射方式由抛物面的前馈方式改变为后馈方式，这使得天线的结构较为紧凑

制作起来也比较方便。另外卡塞格伦天线可等效为具有长焦距的抛物面天线

而这种长焦距可以使天线从焦点至口面各点的距离接近于常数

因而空间衰耗对馈电器辐射的影响要小，使得卡塞格伦天线的效率比标准抛物面天线要高

当代的卫星通信要求天线在宽频带内具有低旁瓣、低驻波比、高纯极化和较高口面效率、高“G/T值”

如果天线的口面不大（口面对波长之比不大），用别的天线如卡赛格伦天线就不容易同时满足要求

而用环焦天线或赋形环焦天线就能相当好地满足这些要求。环焦天线，也称“偏焦轴天线”

这种天线在20世纪60年代初就提出来了，在我国的工程实现是在20世纪80年代末

环焦天线及其赋形天线特别适用于VSAT卫通站

环焦天线主要由主反射面、副反射面和馈源喇叭3部分组成

主反射面由部分抛物面组成，副反射面是由一段椭圆弧围绕与椭圆相交的直线旋转而得到的旋转曲面

2个点F、F′是副反射面（部分椭圆旋转曲面）的2个焦点

2个点的连线FF′与天线机械轴线有一个轴偏角，故环焦天线又称为偏焦轴天线

其中天线椭圆副反射面的一个焦点F′正好与抛物主反射面的焦点重合

另一个焦点F也正好是馈源喇叭的相位中心

由于天线是绕机械轴的旋转体，因此焦点F′构成一个垂直于天线轴平面的圆环，所以称这种天线为环焦天线

B′与F′及主反射面边缘A处于一条直线上

电磁波的反射路径为F→B′→F′→A→L、F→C→F′→D→M、F→B→F′→A′→N…

因而可以消除副反射面对电磁波的阻挡，也可以基本消除副反射面对馈源喇叭的回射

由于在主反射面和副反射面之间有一个阴影区，因此可以避免馈源对副反射面的遮挡

在天线设计时不用考虑馈源对副反射面的影响，可以使馈源喇叭和副反射面靠得很近

这样有利于在宽频带内降低天线的旁瓣和驻波比，提高天线的效率

有时为了进一步提高天线的性能，也采用赋形环焦天线（修正型环焦天线）

根据性能要求对天线主反射面赋形。赋形天线的主反射面偏离了标准天线的抛物面

副反射面也偏离了标准天线的椭圆面，这时焦点F′变成一小段曲线形式的“短焦线”

因而是垂直于天线轴平面上的一个“圆环”，即真正的“环焦天线”