天線饋源

天線饋源是指連續口徑天線或天線陣的初級輻射器，波紋喇叭雖然造價高，但方向圖對稱性好、旁瓣低、頻帶較寬，因而得到廣泛套用。

中文名稱	天線饋源
英文名稱	antenna feed
定　　義	激勵面天線主、副反射面的初級輻射器(源喇叭或振子)。它是決定天線電特性和頻段的重要器件。
套用學科	通信科技（一級學科），無線傳輸與接入（二級學科）

基本介紹

• 中文名：天線饋源
• 外文名：antenna feed

定義

天線饋源激勵面天線主、副反射面的初級輻射器（源喇叭或振子），簡稱饋源。是決定天線電特性和頻段的重要器件。它的作用是將來自饋線的射頻功率以電磁波的形式向反射面或透鏡等輻射，使其在口徑上產生合適的場分布，以形成所需的銳波束或賦形波束；同時使由反射面或透鏡等邊緣向外漏溢的功率儘量小，以期實現儘量高的增益。

饋源喇叭

饋源型式有喇機天線和振子等。饋源喇叭的類形很多，如矩形，扇形，錐形等。常用的有角錐喇叭和圓錐喇叭兩種，適用於線極化波和圓極化波。

饋源喇叭輻射的應是球面波，即相位方向性圖為一球面，球心稱為喇叭的相位中心，其振幅方向性圖寬度應和主（副）反射面口徑相匹配，使電磁波能量儘可能多地照射到相對應的反射面上，以提高照射效率減少溢出損失。饋源在工作頻帶內應具有良好的極化性能、匹配性能和旁瓣特性。饋源喇叭主要類型有以下幾種：

2.1主模喇叭

主模喇叭是工作在單一的主模上，E面和H面的方向圖不一致，相位中心隨頻率變化大，已很少使用。

2.2雙模喇叭和多模喇叭

為補償E面和H面方向圖不等的缺點，適當改變喇叭張角和直徑等結構，引入高次模，使喇叭輻射方向性圖E面和H面趨於相等；引入更多高次模並適當組合其振幅和相位，則喇叭方向圖E面、H面越趨於等化，但喇叭結構也越複雜。它的主要缺點是頻帶受一定限制，難於實現寬頻帶，只適用於窄頻帶面天線。基模加一個高次模時稱為雙模喇叭，引入更多高次模時稱為多模喇叭。

2.3波形喇叭

波形喇叭是較理想的饋源喇叭，波紋結構設計可產生混合模HE11，在HE11模中TE和TM分量有相同的截止頻率和相速，在設計頻帶內和頻率無關。因此，使E面和H面方向性圖在1：1.7左右的工作頻寬內完全等化，相位中心也基本上和頻率無關，且有良好的交叉極化性能和旁瓣特性。環載入波紋喇叭更加展寬了頻帶，在1：2.4頻帶內具有優良的電特性。波紋喇叭作天線饋源，可降低溢出損失，改善照射效率，提高極化純度，可廣泛使用於線極化和圓極化的各種面天線。在小口徑前饋天線中，饋源喇叭遮擋面相對變大，用平面波紋喇叭即張角為90°口徑很小的波紋喇叭，方向性圖較好，適用於前饋天線，雙模波紋喇叭，在基模HE11上加高次模HE12，使喇叭方向圖從高斯分布改進為平頂扇形波束，是前饋天線最理想的饋源。

一般波紋喇叭僅能與主極化分量共軛匹配，適用於對稱系統，而對偏置反射面天線，將導致不良的極化特性，如使用HE11+HE21模組合方法設計專用於偏置天線的饋源，可使偏置天線的電特性達到最佳。

2.4組合喇叭

由於自動跟蹤的需要，通常有四喇叭和五喇叭兩種組合。

以天線視軸為中心對稱設定四個相同喇叭，收、發通信同時使用，四個喇叭接收信號振幅之和稱為和信號（即天線主波束），由左右兩個喇叭接收的振幅值之差稱為方位角差信號，上下兩個喇叭接收的振幅值之差稱為俯仰差信號。差信號即可作為動跟蹤驅動天線天線的方位俯仰控制信號，兩個差信號為零時即為對準目標的標誌，（此時和信號為最大值）。

五喇叭方式是在四喇叭中間視軸位置增設通信專用喇叭，周圍四個喇叭為跟蹤專用，它只接收信標信號，解決了四喇叭偏置度在通信時要求穩定，在跟蹤時要求靈敏的矛盾，較易達到最佳設計。這種方式廣泛用於遙控、遙測、自動跟蹤和雷達天線中。

饋源的作用

饋源是反射面天線或透鏡天線等天線的一個重要組成部分。它的作用是將來自饋線的射頻功率以電磁波的形式向反射面或透鏡等輻射，使其在口徑上產生合適的場分布，以形成所需的銳波束或賦形波束；同時使由反射面或透鏡等邊緣外漏溢的功率儘量小，以期實現儘量高的增益。以旋轉拋物面天線1（圖a）為例，對半張角為θm的拋物面，若要求獲得高增益,應使饋源照射的功率經反射後在拋物面口徑上形成均勻的分布，且只有小量的功率從拋物面邊緣向外漏溢。為此，要求饋源的方向圖主瓣寬度適當，不宜過寬或過窄，在θm方向的場強一般為軸向(θ=0)場強的1/3左右（即約-10分貝），並且饋源的旁瓣和背瓣應儘量小。同時，還要求饋源輻射的是球面波，以使經拋物面反射後轉變為平面波。這就是說，饋源的相位方向圖應為一球面。這個球面的中心稱為相位中心。許多天線輻射的不是理想的球面波。這時要使在拋物面張角範圍內的等相位面儘量接近於球面，這個球面的中心就是它的近似相位中心。此外，還要求饋源只輻射所需極化的波、與饋線匹配、能在給定的頻帶內保持優良的性能等，用作發射天線的饋源時還應有足夠的功率容量。