偏饋天線簡(jiǎn)介

偏饋天線是相對(duì)于正饋天線而言，是指偏饋天線的饋源和高頻頭的安裝位置不在與天線中心切面垂直且過(guò)天線中心的直線上。因此，就沒(méi)有所謂饋源陰影的影響，在天線面積，加工精度，接收頻率相同的前提下，偏饋天線的增益大于正饋天線。

　　 但無(wú)論正饋天線，還是偏饋天線，它們都是旋轉(zhuǎn)拋物面的截面，只是截取的位置不同而已。正饋天線是旋轉(zhuǎn)拋物面被與旋轉(zhuǎn)拋物面旋轉(zhuǎn)軸同心的圓柱面截得的那部分曲面，偏饋天線則是旋轉(zhuǎn)拋物面被與旋轉(zhuǎn)拋物面旋轉(zhuǎn)軸不同心的圓柱面截得的那部分曲面，如圖1、圖2
所示。

　　 此外，正饋天線和偏饋天線的饋源和高頻頭的安裝位置必定在旋轉(zhuǎn)拋物面的焦點(diǎn)上。這是由旋轉(zhuǎn)拋物面的特性所決定的。即當(dāng)旋轉(zhuǎn)拋物面的旋轉(zhuǎn)軸指向衛(wèi)星時(shí)，電波經(jīng)拋物面反射后會(huì)聚于焦點(diǎn)，且行程相等，在此給出這個(gè)結(jié)論的數(shù)學(xué)證明，設(shè)有旋轉(zhuǎn)拋物面Y2+Z2=4fX，旋轉(zhuǎn)拋物面的旋轉(zhuǎn)軸即X軸指向衛(wèi)星，衛(wèi)星在空間直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為（a,0,0），由于a的數(shù)值非常大，可以認(rèn)為電波的入射方向與 X軸平行。不失一般性，以曲面同 XOY 平面相交的曲線 Y2=4fX 為例，如圖3 所示。在此曲線上任取一點(diǎn)A（X1,Y1），則衛(wèi)星電波經(jīng) A 點(diǎn)反射后到焦點(diǎn)的行程 L=AF+AC，即，

　　 L=a-X1+[Y12+(X1-f )2]1/2
　　 = a-X1+[4fX1+X12-2X1f+f2]1/2
　　 = a-X1+[X12+2X1f+f2]1/2
　　 = a-X1+X1+f
　　 = a+f

　　 可見(jiàn)，從衛(wèi)星發(fā)射的電波經(jīng)拋物面任一點(diǎn)反射后再到焦點(diǎn)的行程是一個(gè)定值。由此還可以看到，有關(guān)“只有當(dāng)焦距與天線口徑之比，即f/D=1/4時(shí)，從衛(wèi)星發(fā)射的電波經(jīng)拋物面任一點(diǎn)反射后再到焦點(diǎn)的行程才是一個(gè)定值”的說(shuō)法是一個(gè)錯(cuò)誤的概念。但f/D 是設(shè)計(jì)天線的一個(gè)重要參數(shù)，在饋源已經(jīng)確定的前提下，若 f/D的值過(guò)大，會(huì)造成天線后面的環(huán)境噪聲進(jìn)入饋源；若 f/D 的值過(guò)小，則導(dǎo)致天線邊緣反射的電波進(jìn)入不了饋源，降低天線的有效面積，如圖4
所示。

　　 偏饋天線作為旋轉(zhuǎn)拋物面的一個(gè)截面，也一定服從上述結(jié)論。因此，當(dāng)旋轉(zhuǎn)拋物面的旋轉(zhuǎn)軸指向衛(wèi)星時(shí)，電波經(jīng)偏饋天線反射后，一定會(huì)聚于焦點(diǎn)，且電波行程相等，由于電波行程相等，因而到達(dá)饋源的電波都是同相的，使進(jìn)入波導(dǎo)的電波振幅加大，從而起到了能量會(huì)聚的作用。

　　 基于這樣的原理，后來(lái)發(fā)展出一種多焦距的板式天線，但由于這種天線有帶寬的限制，應(yīng)用不廣。它的工作原理將在以后的文章中給予介紹。

　　 今天，由于生產(chǎn)工藝的提高和產(chǎn)量的增加，雖然一個(gè)偏饋天線價(jià)格占整個(gè)接收系統(tǒng)的比重已愈來(lái)愈小，但在整個(gè)接收系統(tǒng)中卻起著關(guān)鍵的作用，因此，正確地認(rèn)識(shí)它的工作原理，對(duì)科學(xué)地“發(fā)燒”有積極的指導(dǎo)意義。

　　 目前，市場(chǎng)上偏饋天線的品牌有很多，大多數(shù)產(chǎn)品可能由于廠家原因缺少比較全面的使用，安裝說(shuō)明，因此也沒(méi)有提供廣大愛(ài)好者關(guān)心的一個(gè)參數(shù)，焦距。由于不同生產(chǎn)廠生產(chǎn)的天線，其參數(shù)不盡一致，故在此給出通過(guò)測(cè)量，計(jì)算偏饋天線焦距的一個(gè)方法。

　　 首先，測(cè)量偏饋天線長(zhǎng)軸與天線外沿的兩個(gè)交點(diǎn) A、B 到饋源 F 的距離AF、BF，再測(cè)量 AB 的長(zhǎng)度； 其次，將 AF、BF 代入方程組：
{AF = AFcosθ+2fBF = BFcos(θ+△θ)+2f
式中，△θ= arccos[(AF2+BF2-AB2)/2AF*BF]

　　 最后，解此方程組，所求得的結(jié)果 f，即為天線焦距