基于菲涅尔原理的新型反射面天线

第9卷,第2期 重庆邮电学院学报 1997年6月Vol.9 No.2 JournalofChongqingUniversityofPostsandTelecommunications Jun.1997

基于菲涅尔原理的新型反射面天线

杜惠平

(重庆邮电学院无线电工程系,重庆630065)

摘 要 该文提出了一种将一维菲涅尔区相位修正概念应用于传统抛物柱面反射器的新型反射面天线,采用物理光学方法分析了该天线反射面对入射平面波的聚焦特性。该天线具有加工简便、效率高且偏轴扫描特性好等优点,因而在卫星通信及雷达系统中有着广泛的应用前景。

关键词 菲涅尔区相位修正,反射面天线,物理光学中图法分类号 TN

822

ANewTypeofReflectorAntennaBasedOntheFresnelPrinciple

DuHuiping

(DepartmentofRadioEngineering,ChongqingUniversityof

PostsandTelecommunications,Chongqing630065)

Abstract Anewtypeofreflectorantennaissuggestedwhichappliesthe1-DFresnelphasecor-rectiontotheclassicalparaboliccylindricalreflector,andthefocusingcharacteristicsthisnewre-flectormeansfortheincidentplanewaveareanalysedbyaphysicalopticsmethod.Thefactthatthisantennapossessessuchadvantagesashandymanufacturingprocesses,highefficiencyandgoodscanningpropertiesensuresitswideapplicationprospectsinsatellitecommunicationandradarsys-tems.

Keywords fresnelzonephasecorrection,reflectorantenna,physicalopticsmethod

作为透镜或抛物面反射器的替代物,菲涅尔区相位修正平面,聚焦结构在光波及微波波段已有很长的应用历史1。在有关应用中,进行相位修正的区域一般设计为圆(环)形或椭圆(环)形,不便于加工。另一方面,当仅在一个方向上进行菲涅尔区相位修正设计时,其相位修正结构变为直条带形。这种一维菲涅尔区相位修正反射平面具有类似于抛物柱面反射器的聚焦特性2。后者是一个单弯曲的反射面,其焦散区为一条焦线,通常采用线源进行馈电以产生针状波束。参考文献3中则采用两个正交放置的抛物柱面反射器作为主、副反射面,由点源馈电而构成针状波束的双抛物柱面天线。

事实上,由于一维菲涅尔区相位修正结构的聚焦特性与抛物柱面反射器相类似,故可以将参考文

献3中的双抛物柱面简化为由抛物柱面与一维菲涅尔区相位修正结构组合而成的单反射面。这时的反射面为复合反射面,沿抛物柱面的焦线方向,在抛物柱面反射器上再进行一维菲涅尔区相位修正结构的设计,从而构成一种新型反射面天线。

本文采用物理光学法分析这种新型反射面对入射平面波的聚焦特性。

1 平面波入射时的散射场

1.1 抛物柱面反射器的散射场

X

如图1所示,设抛物柱面沿x轴放置(其焦线

X

收稿日期:1996)11)22

1997年第2期 重庆邮电学院学报 CUPT

平行于x轴),且焦距为f,则抛物柱面方程可写为

4fz=y2

且反射面法向单位矢量为

n=^^ay

+4f+^az

+4f

(2)

Hy= Hz=

4Pf

QyGQRdxdy4PfxG2PQRdxdy-dxdyGQR2P

yxG

yx

dxdy-R3

3

c

(5.2)

yx

3

yx

c

(5.3)

yx

上述各式中,

G=exp(-jk#r)exp(-jkR)

R=

(x-x)+(y-y)+(z-z) (6)

1.2 复合反射面的散射场

图1 几何结构

沿x方向在抛物柱面上进行焦距为f的一维菲涅尔区相位修正设计,则沿x方向抛物柱面被分割成若干区域(如图1所示),且各区域边界由下式确定。

#

第9卷,第2期 重庆邮电学院学报 1997年6月Vol.9 No.2 JournalofChongqingUniversityofPostsandTelecommunications Jun.1997

基于菲涅尔原理的新型反射面天线

杜惠平

(重庆邮电学院无线电工程系,重庆630065)

摘 要 该文提出了一种将一维菲涅尔区相位修正概念应用于传统抛物柱面反射器的新型反射面天线,采用物理光学方法分析了该天线反射面对入射平面波的聚焦特性。该天线具有加工简便、效率高且偏轴扫描特性好等优点,因而在卫星通信及雷达系统中有着广泛的应用前景。

关键词 菲涅尔区相位修正,反射面天线,物理光学中图法分类号 TN

822

ANewTypeofReflectorAntennaBasedOntheFresnelPrinciple

DuHuiping

(DepartmentofRadioEngineering,ChongqingUniversityof

PostsandTelecommunications,Chongqing630065)

Abstract Anewtypeofreflectorantennaissuggestedwhichappliesthe1-DFresnelphasecor-rectiontotheclassicalparaboliccylindricalreflector,andthefocusingcharacteristicsthisnewre-flectormeansfortheincidentplanewaveareanalysedbyaphysicalopticsmethod.Thefactthatthisantennapossessessuchadvantagesashandymanufacturingprocesses,highefficiencyandgoodscanningpropertiesensuresitswideapplicationprospectsinsatellitecommunicationandradarsys-tems.

Keywords fresnelzonephasecorrection,reflectorantenna,physicalopticsmethod

作为透镜或抛物面反射器的替代物,菲涅尔区相位修正平面,聚焦结构在光波及微波波段已有很长的应用历史1。在有关应用中,进行相位修正的区域一般设计为圆(环)形或椭圆(环)形,不便于加工。另一方面,当仅在一个方向上进行菲涅尔区相位修正设计时,其相位修正结构变为直条带形。这种一维菲涅尔区相位修正反射平面具有类似于抛物柱面反射器的聚焦特性2。后者是一个单弯曲的反射面,其焦散区为一条焦线,通常采用线源进行馈电以产生针状波束。参考文献3中则采用两个正交放置的抛物柱面反射器作为主、副反射面,由点源馈电而构成针状波束的双抛物柱面天线。

事实上,由于一维菲涅尔区相位修正结构的聚焦特性与抛物柱面反射器相类似,故可以将参考文

献3中的双抛物柱面简化为由抛物柱面与一维菲涅尔区相位修正结构组合而成的单反射面。这时的反射面为复合反射面,沿抛物柱面的焦线方向,在抛物柱面反射器上再进行一维菲涅尔区相位修正结构的设计,从而构成一种新型反射面天线。

本文采用物理光学法分析这种新型反射面对入射平面波的聚焦特性。

1 平面波入射时的散射场

1.1 抛物柱面反射器的散射场

X

如图1所示,设抛物柱面沿x轴放置(其焦线

X

收稿日期:1996)11)22

1997年第2期 重庆邮电学院学报 CUPT

平行于x轴),且焦距为f,则抛物柱面方程可写为

4fz=y2

且反射面法向单位矢量为

n=^^ay

+4f+^az

+4f

(2)

Hy= Hz=

4Pf

QyGQRdxdy4PfxG2PQRdxdy-dxdyGQR2P

yxG

yx

dxdy-R3

3

c

(5.2)

yx

3

yx

c

(5.3)

yx

上述各式中,

G=exp(-jk#r)exp(-jkR)

R=

(x-x)+(y-y)+(z-z) (6)

1.2 复合反射面的散射场

图1 几何结构

沿x方向在抛物柱面上进行焦距为f的一维菲涅尔区相位修正设计,则沿x方向抛物柱面被分割成若干区域(如图1所示),且各区域边界由下式确定。

#


相关内容

  • 一种宽带高增益微带阵列天线
  • 科技信息 高校理科研究 一和赛带高增益微带阵列天线 中国计量学院信息工程学院 赵春喜 郭维巍 张秋实许瑞旭陈顺 [摘要]本文提出了一种应用于WLAN的宽频带微带阵列天线.该天线在回损小于一lSdB时带宽为900MHz.在5.15GHz时上述 天线的在E面的增益为2350dBi,在5.60GHz时H面 ...

  • 天线近场测试新技术综述
  • 天线近场测试新技术综述 作者: 作者单位:邓斌, 胡明春, 李建新邓斌(南京电子技术研究所,江苏 南京,210013), 胡明春,李建新(中国电子科技集团公司第 十四研究所天线与微波技术国防科技重点实验室, 江苏南京 210013;南京电子技术研究所 ,江苏 南京,210013) 相似文献(10条) ...

  • 高增益.宽频带.低旁瓣抛物面天线的设计
  • 第20卷第4期 甘肃科技 Ⅷ.20 No.42004年4月Gansu2004 ::==-==-=-====-====-{-=====================================一 scienceand T色chllolo眄铆f. 高增益.宽频带.低旁瓣抛物面天线的设计 王耀琦 ( ...

  • 调频广播八木天线设计
  • 本科毕业论文(设计) (2013届) 调频广播八木天线设计 院 系 电子信息工程学院 专 业 电子信息工程 姓 名 指导教师 职 称 副教授 高工 调频广播八木天线设计 摘 要 天线是一种用来发射或者接收电磁波的器件, 其在现代通信系统中的作用不可或 缺,用于远程调频广播接收的天线大部分采用八木天线 ...

  • 基于微波分光仪的雷达原理模拟实验设计
  • 2011年第19期 总第131期 基于微波分光仪的雷达原理模拟实验设计 陈 森 吴 平 张师平 北京科技大学 北京 100083 摘 要:介绍了利用实验室现有微波分光仪模拟雷达基本原理的实验设计方法,具体包括微波定向传输,目标对微波的反射和散射,隐身技术.通过本实验,使学生学习和了解有关雷达的基本原 ...

  • 一种新型的低剖面阿基米德螺旋天线
  • 第30卷 第3期2009年9月 制 导 与 引 信 GUIDANCE&FUZE Vol.30No.3 Sep.2009 文章编号:167120576(2009)0320028204 一种新型的低剖面阿基米德螺旋天线 李伟忠, 杨 刚 (中国人民解放军海军驻上海地区航天系统军事代表室,上海20 ...

  • 基于无线电测向的台站定位
  • 硕 士 学 位 论 文 基于无线电测向的台站定位系统设计 硕士研究生: 指导教师: 学科专业: [X] 年[X] 月[X] 原 创 性 声 明 本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在指导教师的指导下,独立进行研究所取得的成果.除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的 ...

  • 毕业设计-微带天线设计
  • 本科毕业论文(设计) ( 2013 届) 2.4GHz无线网桥天线设计 院 系专 业 电子信息工程 姓 名指导教师 ****** 职 称 2013年5月 2.4GHz 无线网桥天线设计 摘 要 当代人们生活越来越依赖通信网络,数据传输的方式分为有线传输和无线传输,对于有一定距离的局域网,比如一些相距 ...

  • 新型的小型平面全向超级宽带单极子天线设计
  • 新型的小型平面全向超级宽带单极子天线设计 刘文坚 褚庆昕 杨颖颖 (华南理工大学电子与信息工程学院,广州 510640) [email protected] 摘 要:本文提出了一种新型的平面全向超宽带单极子天线模型,该设计采用50欧姆共面波导馈电,仿真分析显示:该天线在3-27.5 GHz的频段范围 ...