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。
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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。
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