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第十二章 双反射面天线
12.1 引言
为了改善卫星跟踪与通信应用的大型地面微波反射面天线的性能，多采用双
反射面天线系统。
我们已经知道，反射面天线的方向图形状（波束指向、主瓣宽度、副瓣电平）
决定于天线口径上的场(或电流)分布。而口径场分布又由馈源的方向图和反射面
的形状确定。改变反射面的形状，即采用长焦距的反射面来得到较均匀的口径场
分布。但是，焦距变长之后，天线纵向尺寸变大，这不仅使结构上不便，而且馈
线变长会增加损耗，对远距离通讯来说增加噪声，降低效率。
另外，要获得低副瓣(如-40dB)，口径场振幅分布还不能是均匀的，应满足
一定分布规律。这由单反射面和一个馈源来调整是困难的。
采用双反射面天线，可方便地控制口径场分布。既可以使反射面的焦距较短，
又可保证得到所需的天线方向图，而且使设计增加了灵活性。
双反射面天线系统的设计起源于卡塞格伦光学望远镜。这种光学望远镜以
其发明人卡塞格伦Cassegrain命名。
这一章主要介绍作为双反射面天线基础的并已普遍采用的标准卡塞格伦天
线，介绍其工作原理，结构组成、几何参数、分析方法、增益和效率等。为了提
高增益效率，将简单介绍赋形卡塞格伦天线和高效率馈源相结合的高效卡塞格伦
天线。
12.2 卡赛格伦天线的工作原理
12.2.1标准卡塞格伦天线的组成
一副10m地面站卡塞格伦天线如图12-1所示。
标准卡塞格伦天线由主反射面、副反射面和馈源组成。为了获得聚焦特性，
主反射面必须是旋转抛物面，副反射面是旋转双曲面，馈源可以是各种形式，但
一般用喇叭作馈源，安装在主、副反射面之间，其相位中心应置于旋转双曲面的
焦点上，双曲面的安装应使双曲面的虚焦点与抛物面的焦点重合，如图12-2所
示。
卡塞格伦天线整个就是一个轴对称结构。副反射面通常置于喇叭馈源的远
区。如果喇叭辐射的球面波方向图是旋转对称的，侧卡式天线就具有轴对称性能。
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1 实验四、电波天线特性测试
一、实验原理
天线的概念
无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。
天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。
对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的：
按用途分类，可分为通信天线、电视天线、雷达天线等；
按工作频段分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；
按方向性分类，可分为全向天线、定向天线等；
按外形分类，可分为线状天线、面状天线等；等等分类。
选择合适的天线
天线作为通信系统的重要组成部分，其性能的好坏直接影响通信系统的指标，用户在
2 选择天线时必须首先注重其性能。具体说有两个方面，第一选择天线类型；第二选择天线的电气性能。选择天线类型的意义是：所选天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求；选择天线电气性能的要求是：选择天线的频率带宽、增益、额定功率等电气指标是否符合系统设计要求。
天线的方向性
发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力，这就是天线的方向性。衡量天线方向性通常使用方向图，在水平面上，辐射与接收无最大方向的天线称为全向天线，有一个或多个最大方向的天线称为定向天线。全向天线由于其无方向性，所以多用在点对多点通信的中心台。定向天线由于具有最大辐射或接收方向，因此能量集中，增益相对全向天线要高，适合于远距离点对点通信，同时由于具有方向性，抗干扰能力比较强。
垂直放置的半波对称振子具有平放的“面包圈” 形的立体方向图。立体方向图虽然立体感强，但绘制困难，平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。
第 1 页 共 14 页 天线基础知识
1 天线
1。1 天线的作用与地位
无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线(电缆)输送到天线,由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用.对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的：按用途分类，可分为通信天线、电视天线、雷达天线等；按工作频段分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；按方向性分类，可分为全向天线、定向天线等;按外形分类，可分为线状天线、面状天线等;等等分类。
＊电磁波的辐射
导线上有交变电流流动时，就可以发生电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长度和形状有关.如 图1。1 a 所示，若两导线的距离很近,电场被束缚在两导线之间,因而辐射很微弱;将两导线张开,如 图1.1 b 所示，电场就散播在周围空间，因而辐射增强. 必须指出，当导线的长度 L 远小于波长 λ 时,辐射很微弱；导线的长度 L 增大到可与波长相比拟时,导线上的电流将大大增加，因而就能形成较强的辐射。
图1。1 a 图1.1 b
1。2 对称振子
对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。 两臂长度相等的振子叫做对称振子.每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子， 见 图1.2 a 。另外,还有一种异型半波对称振子，可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框，并把全波对称振子的两个端点相叠,这个窄长的矩形框称为折合振子，注意,折合振子的长度也是为二分之一波长，故称为半波折合振子, 见 图1.2 b。
内蒙古广播与电视技术２０１３年第３０卷第ｌ期９５－９７
袁德虎
徐州市铜山电视台 江苏省徐州市２２１ ０００
【摘要】天线系统的好坏对通信质量的影响不可忽视，定期维护是非常必要的。文章较详细的介绍了天 线的输入阻抗、天线的极化方式和天线增益对传输效果的影响，所以，定期维护是非常必要的。
【关键词】天线系统 输入阻抗 极化方式 增益 维护
天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同
场合、不同要求等不同情况下使用。对于众多品种的
天线进行适当的分类是必要的，按用途分类，可分为
通信天线、电视天线、雷达天线等；按工作频段分类，
可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；按方向
性分类，可分为全向天线、定向天线等。按外形分类，
可分为线状天线、面状天线等。无线电发射机输出的
射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天
线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，
由天线接下来（仅仅接收很小一部分功率），并通过
馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电
磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有
无线电通信。天线系统的好坏对通信质量的影响不
可忽视，定期维护是非常必要的。
１天线系统对传输效果的影响
天线系统对传输效果的影响是多种多样的，这里
主要介绍阻抗匹配、极化方向、天线的增益对传输效
果的影响。
１．１天线的输入阻抗对传输效果的影响
天线输入端信号电压与信号电流之比，称为天线
的输入阻抗。输入阻抗具有电阻分量Ｒｉｎ和电抗分量
Ｘｉｎ，即Ｚｉｎ＝Ｒｉｎ＋ｊＸｉｎ。电抗分量的存在会减少天线
从馈线对信号功率的提取，因此，必须使电抗分量尽
作者简介：袁德虎徐州市铜山电视台播出部工程师 可能为零，也就是应尽可能使天线的输入阻抗为纯
电阻。事实上，即使是设计和调试得很好的天线，其
输入阻抗中总还含有电抗分量值。
输入阻抗与天线的结构、尺寸及工作波长有关，半
波对称振子是最重要的基本天线，其输入阻抗为
