雷達(dá)天線的兩種類型和原理

根據(jù)物理結(jié)構(gòu)將雷達(dá)天線分為以下兩種類型:

1)拋物面反射器天線

2)透鏡天線

拋物面反射器天線

拋物面反射天線是微波天線。拋物面反射器的知識(shí)對(duì)于深入了解天線的工作原理至關(guān)重要。

工作原理

拋物線只不過(guò)是點(diǎn)的軌跡，它的移動(dòng)方式是它與固定點(diǎn)的距離（稱為焦點(diǎn)）加上它與直線的距離（稱為直線）是恒定的。

下圖顯示了拋物面反射器的幾何形狀。點(diǎn) F 和 V 分別是焦點(diǎn)（給定饋送）和頂點(diǎn)。連接 F 和 V 的線是對(duì)稱軸。$P_1Q_1、P_2Q_2$和$P_3Q_3$是反射光線。直線 L 表示反射點(diǎn)所在的直線（表示它們是共線的）。

如圖所示，F(xiàn)和L之間的距離相對(duì)于被聚焦的波是恒定的。反射波形成準(zhǔn)直波前，呈拋物線形狀。焦距與光圈大小的比率,被稱為如圖所示，F(xiàn)和L之間的距離相對(duì)于被聚焦的波是恒定的。反射波形成準(zhǔn)直波前，呈拋物線形狀。焦距與光圈大小的比值（即它是拋物面反射器的重要參數(shù)，其值從不等。

反射定律指出入射角和反射角相等。當(dāng)與拋物線一起使用時(shí)，該定律有助于光束聚焦。拋物線的形狀在用于波的反射目的時(shí)，表現(xiàn)出拋物線的一些特性，這有助于使用反射的波構(gòu)建天線。

拋物線的性質(zhì)

以下是拋物線的不同性質(zhì)

所有來(lái)自焦點(diǎn)的波都反射回拋物線軸。因此，所有到達(dá)孔徑的波都是同相的。

由于波是同相的，沿拋物線軸的輻射束將是強(qiáng)而集中的。

在這些點(diǎn)之后，拋物面反射器有助于以更窄的光束寬度產(chǎn)生高方向性。

拋物面反射器的構(gòu)造和工作

如果使用拋物面反射器天線傳輸信號(hào)，則來(lái)自饋電的信號(hào)來(lái)自偶極子天線或喇叭天線，將波聚焦到拋物線上。這意味著，波從焦點(diǎn)出來(lái)并撞擊拋物面反射器。如前所述，該波現(xiàn)在被反射為準(zhǔn)直波前以傳輸。

相同的天線用作接收器。當(dāng)電磁波撞擊拋物線的形狀時(shí)，波被反射到饋電點(diǎn)上。偶極子天線或喇叭天線在其饋電端充當(dāng)接收器天線接收該信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并將其轉(zhuǎn)發(fā)到接收器電路。

拋物面的增益是孔徑比拋物面的增益是孔徑比的函數(shù)。天線的有效輻射功率（ERP）是饋送到天線的輸入功率與其功率增益的乘以。的函數(shù)。天線的有效輻射功率是饋送到天線的輸入功率與其功率增益的乘以。D/λ

通常將波導(dǎo)喇叭天線用作拋物面反射器天線的饋電輻射器。除了這種技術(shù)，我們還為拋物面反射器天線提供了以下兩種類型的饋電。

卡塞格林饋電

在這種類型中，饋電位于拋物面的頂點(diǎn)，與拋物面反射器不同。一個(gè)凸形反射器，作為雙曲面，放置在天線饋電的對(duì)面。它也被稱為次級(jí)雙曲面反射器或次反射器。它的放置方式使其焦點(diǎn)之一與拋物面的焦點(diǎn)重合。因此，波被反射兩次。

上圖顯示了砂塞格林饋電的工作模型。

公歷提要

存在一對(duì)特定配置的饋電類型，并且在天線尺寸保持固定的情況下饋電波束寬度逐漸增加，稱為公歷饋電。在這里，卡塞格林的凸形雙曲面被凹形拋物面反射器所取代，當(dāng)然，它的尺寸更小。

這些公歷饋電式反射器可以以以下四種方式使用-

在焦點(diǎn)F1使用反射器橢圓體子反射器的格里高利系統(tǒng)。

在焦點(diǎn)F2使用反射器橢圓體子反射器的格里高利系統(tǒng)。

使用雙曲面子反射器（凸）的卡塞格林系統(tǒng)。

使用雙曲面子反射器的卡塞格林系統(tǒng)（凹面但進(jìn)給非?？拷?/p>

在不同類型的反射器天線中，簡(jiǎn)單的拋物面反射器和卡塞格林饋送拋物面反射器是最常用的。

透鏡天線

透鏡天線使用曲面?zhèn)鬏敽徒邮招盘?hào)。這些天線由玻璃制成，其中遵循透鏡的會(huì)聚和發(fā)散特性。透鏡天線的使用頻率范圍從 1 GHz 開始，但在 3 GHz 及以上時(shí)使用的頻率范圍更大。

需要了解鏡頭才能深入了解鏡頭天線的工作原理。回想一下，普通玻璃鏡片的工作原理是折射原理。

透鏡天線的構(gòu)造和工作

如果假設(shè)光源存在于鏡頭的焦點(diǎn)上，該焦點(diǎn)與鏡頭的焦距處，則光線作為平面波前的準(zhǔn)直或平行光線穿過(guò)鏡頭。

當(dāng)光線從透鏡的不同側(cè)面落下時(shí)，會(huì)發(fā)生兩種現(xiàn)象。他們?cè)谶@里給出 -

通過(guò)鏡頭中心的光線比穿過(guò)鏡頭邊緣的光線折射更少。所有光線都平行于平面波前發(fā)送。這種鏡頭現(xiàn)象稱為背離。

如果光束從同一鏡頭的右側(cè)發(fā)送到左側(cè)，則相同的過(guò)程會(huì)相反。然后光束被折射并在一個(gè)稱為焦點(diǎn)的點(diǎn)相遇，與鏡頭的焦距處相遇。這種現(xiàn)象稱為收斂。

下圖將幫助我們更好地理解這一現(xiàn)象。

光線圖表示焦點(diǎn)和從光源到鏡頭的焦距。獲得的平行射線也稱為準(zhǔn)直射線。

在上圖中，焦點(diǎn)處的光源，在距鏡頭的焦距處在平面波前準(zhǔn)直。這種現(xiàn)象可以逆轉(zhuǎn)，這意味著如果從左側(cè)發(fā)送的光會(huì)聚在鏡頭的右側(cè)。

正是由于這種互惠性，鏡頭可以用作天線，因?yàn)橄嗤默F(xiàn)象有助于使用相同的天線進(jìn)行發(fā)射和接收。

為了在較高頻率下實(shí)現(xiàn)聚焦特性，折射率應(yīng)小于單位。無(wú)論折射率如何，Lens的目的是拉直波形。基于此，開發(fā)了E平面和H平面透鏡，它們也延遲或加速了波前。

如果濾波器產(chǎn)生的輸出方式使其頻率響應(yīng)中的輸出峰值功率與平均噪聲功率之比最大化，則該濾波器稱為匹配濾波器。

這是一個(gè)重要的標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計(jì)任何雷達(dá)接收器時(shí)都要考慮。在本章中，我們來(lái)討論匹配濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)和匹配濾波器的脈沖響應(yīng)。

匹配濾波器的頻率響應(yīng)功能

匹配濾波器的頻率響應(yīng)將與輸入信號(hào)頻譜的復(fù)共軛成正比.

審核編輯：黃飛

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