高功率近場卡塞格倫天線的設(shè)計
圖3所示為雙曲型介質(zhì)透鏡示意圖,它是一種單面透鏡,即只有一個面使微波射線發(fā)生折射,其第一個面(照明面)為旋轉(zhuǎn)雙曲面,第二個面為平面。其中,旋轉(zhuǎn)拋物面方程為:本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/195765.htm
對于要加載在喇叭口徑上的介質(zhì)透鏡,若喇叭的半張角為θ0,喇叭口徑為D,則由幾何關(guān)系可以求得喇叭透鏡焦點到透鏡第二個面(平面)的距離為:
通過式(3)和式(4)進一步可求得透鏡雙曲面的頂點到焦點的距離(即焦距f)和透鏡厚度d。
對于透鏡的設(shè)計原則:首先找出喇叭的相位中心,確定F的值;進而根據(jù)D值,確定θ0的值;最后根據(jù)需要選擇透鏡的材料,并確定f值。
1.3 功率容量的分析
通過計算可以求得對應(yīng)輸入功率為1 W時介質(zhì)透鏡外表面的最大電場Emax。由于功率與電場的幅值平方成正比,當饋源輸入的最大功率為Pimax時,可以得到介質(zhì)透鏡外表面的電場為:
一般認為空氣中連續(xù)波電場擊穿閾值為30 kV/cm,因此在饋源輸出功率滿足式(5)的情況下,口徑上不會發(fā)生空氣擊穿現(xiàn)象。事實上,目前的高功率微波多為幾十納秒的短脈沖微波,在短脈沖情況下大氣的擊穿閾值要大于30 kV/cm,因此從介質(zhì)透鏡表面的空氣擊穿角度考慮,該饋源的功率容量大于Pimax。
1.4 近場卡式天線的主、副面
圖4為近場卡塞格倫天線結(jié)構(gòu)示意圖。
(4)主、副面半張角為:
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