天线馈源

初级辐射器

天线馈源是指连续口径天线或天线阵的初级辐射器，波纹喇叭虽然造价高，但方向图对称性好、旁瓣低、频带较宽，因而得到广泛应用。

定义

天线馈源激励面天线主、副反射面的初级辐射器（源喇叭或振子），简称馈源。是决定天线电特性和频段的重要器件。它的作用是将来自馈线的射频功率以电磁波的形式向反射面或透镜等辐射，使其在口径上产生合适的场分布，以形成所需的锐波束或赋形波束；同时使由反射面或透镜等边缘向外漏溢的功率尽量小，以期实现尽量高的增益。

馈源喇叭

馈源型式有喇机天线和振子等。馈源喇叭的类形很多，如矩形，扇形，锥形等。常用的有角锥喇叭和圆锥喇叭两种，适用于线极化波和圆极化波。

馈源喇叭辐射的应是球面波，即相位方向性图为一球面，球心称为喇叭的相位中心，其振幅方向性图宽度应和主（副）反射面口径相匹配，使电磁波能量尽可能多地照射到相对应的反射面上，以提高照射效率减少溢出损失。馈源在工作频带内应具有良好的极化性能、匹配性能和旁瓣特性。馈源喇叭主要类型有以下几种：

2.1主模喇叭

主模喇叭是工作在单一的主模上，E面和H面的方向图不一致，相位中心随频率变化大，已很少使用。

2.2双模喇叭和多模喇叭

为补偿E面和H面方向图不等的缺点，适当改变喇叭张角和直径等结构，引入高次模，使喇叭辐射方向性图E面和H面趋于相等；引入更多高次模并适当组合其振幅和相位，则喇叭方向图E面、H面越趋于等化，但喇叭结构也越复杂。它的主要缺点是频带受一定限制，难于实现宽频带，只适用于窄频带面天线。基模加一个高次模时称为双模喇叭，引入更多高次模时称为多模喇叭。

2.3波形喇叭

波形喇叭是较理想的馈源喇叭，波纹结构设计可产生混合模HE11，在HE11模中TE和TM分量有相同的截止频率和相速，在设计频带内和频率无关。因此，使E面和H面方向性图在1：1.7左右的工作带宽内完全等化，相位中心也基本上和频率无关，且有良好的交叉极化性能和旁瓣特性。环加载波纹喇叭更加展宽了频带，在1：2.4频带内具有优良的电特性。波纹喇叭作天线馈源，可降低溢出损失，改善照射效率，提高极化纯度，可广泛使用于线极化和圆极化的各种面天线。在小口径前馈天线中，馈源喇叭遮挡面相对变大，用平面波纹喇叭即张角为90°口径很小的波纹喇叭，方向性图较好，适用于前馈天线，双模波纹喇叭，在基模HE11上加高次模HE12，使喇叭方向图从高斯分布改进为平顶扇形波束，是前馈天线最理想的馈源。

一般波纹喇叭仅能与主极化分量共轭匹配，适用于对称系统，而对偏置反射面天线，将导致不良的极化特性，如使用HE11+HE21模组合方法设计专用于偏置天线的馈源，可使偏置天线的电特性达到最佳。

2.4组合喇叭

由于自动跟踪的需要，通常有四喇叭和五喇叭两种组合。

以天线视轴为中心对称设置四个相同喇叭，收、发通信同时使用，四个喇叭接收信号振幅之和称为和信号（即天线主波束），由左右两个喇叭接收的振幅值之差称为方位角差信号，上下两个喇叭接收的振幅值之差称为俯仰差信号。差信号即可作为动跟踪驱动天线天线的方位俯仰控制信号，两个差信号为零时即为对准目标的标志，（此时和信号为最大值）。

五喇叭方式是在四喇叭中间视轴位置增设通信专用喇叭，周围四个喇叭为跟踪专用，它只接收信标信号，解决了四喇叭偏置度在通信时要求稳定，在跟踪时要求灵敏的矛盾，较易达到最佳设计。这种方式广泛用于遥控、遥测、自动跟踪和雷达天线中。

馈源的作用

馈源是反射面天线或透镜天线等天线的一个重要组成部分。它的作用是将来自馈线的射频功率以电磁波的形式向反射面或透镜等辐射，使其在口径上产生合适的场分布，以形成所需的锐波束或赋形波束；同时使由反射面或透镜等边缘外漏溢的功率尽量小，以期实现尽量高的增益。以旋转抛物面天线1（图a）为例，对半张角为θm的抛物面，若要求获得高增益,应使馈源照射的功率经反射后在抛物面口径上形成均匀的分布，且只有小量的功率从抛物面边缘向外漏溢。为此，要求馈源的方向图主瓣宽度适当，不宜过宽或过窄，在θm方向的场强一般为轴向(θ=0)场强的1/3左右（即约-10分贝），并且馈源的旁瓣和背瓣应尽量小。同时，还要求馈源辐射的是球面波，以使经抛物面反射后转变为平面波。这就是说，馈源的相位方向图应为一球面。这个球面的中心称为相位中心。许多天线辐射的不是理想的球面波。这时要使在抛物面张角范围内的等相位面尽量接近于球面，这个球面的中心就是它的近似相位中心。此外，还要求馈源只辐射所需极化的波、与馈线匹配、能在给定的频带内保持优良的性能等，用作发射天线的馈源时还应有足够的功率容量。

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