天线远旁瓣概述

1、天线远旁瓣概述1、追求远旁瓣的意义由于使用卫星通信的国家和地区越来越多，致使同步轨道上的卫 星数目越来越多，相邻卫星之间的间隔正由3向2发展，使得卫 星通信系统之间的干扰日益严重，为了解决这一问题要求星载天线和 地球站天线的方向图都呈现低旁瓣包络。2、包络的公式卫星地球站天线方向图的旁瓣包络和天线的口径波长比D/入有密切关系。目前所要求的旁瓣包络为：对于D/入=100的天线dBi1。 0 20。dBi20。0 W 48。dBi48。0 18029 - 25lg 0G (0)= 32 - 25lg 0-10V.对于50D/入100的天线dBiA100D0 20。dBi20。o 48。dBi48。

2、o 180。49 - 101g D - 251g 0AG (0)= 52 - 10lg ?-25lg 0-10已规定天线的实测方向图中90%的旁瓣峰值必须在上述规定的包 络之下，而允许其余10%的旁瓣值超过规定值不大于3dB。以上两式 中，D为天线口径，入为波长，0为偏离天线孔径轴的角度。3、获得低旁瓣的方法（1）合理选择幅面边缘及主面边缘的照射锥削，以降低主副面 边缘漏失，同时减小边缘绕射效应，从而控制远轴旁瓣电平；（2）重新设计波纹喇叭馈源，以满足对幅面边缘照射锥削的要 求，精心设计的波纹喇叭，在对三倍于幅面照射角以外的区域，其旁 瓣电平可低于-70dB，这样又可降低远轴旁瓣，必须精心设计

3、波纹喇 叭，使其遮挡不大于幅面的次级遮挡。（3）主面的表面公差对天线旁瓣有显著影响，所以要重新调整 主面的表面公差。4、对旁瓣源的分析主面口面场分布函数(包括幅面遮挡的影响)对旁瓣的影天线的增益和天线的旁瓣特性是相互矛盾的，这种矛盾可定性地 解释如下：当旁瓣变低时，能量有旁瓣挤入主瓣，使主瓣变胖，即波 束宽度变宽，因此天线增益变低。同样，当天线增益一定，某一旁瓣 升高，也就是说这个旁瓣增益变大，能量便向其他旁瓣挤，则有的旁 瓣变胖，变胖的旁瓣的增益变低，旁瓣峰值降低，控制旁瓣的关键就 是折衷处理增益和旁瓣的关系，并合理配置各个旁瓣之间的关系，从 而天线即能提供较高的增益又能提供满足规范要求的旁

4、瓣。由于口面场分布函数已包含了幅面遮挡对主面造成的影响，因而 主、副面直径比的选择是至关重要的。为什么较低的幅面主面直径比 对降低近轴旁瓣有利呢？其解释如下：有负面遮挡的天线方向图可以 认为是无遮挡天线的方向图与口径等于幅面直径的天线负场方向图 的叠加，当幅面直径较小时，这个负场的天线方向图主波束就比较宽， 由于幅面的直径比主面的直径小一个量级，因此对整个天线方向图近 旁瓣的影响，基本上是负场天线的主瓣对天线方向图的影响。主副面边缘以外的漏泄和主幅面边缘的绕射任何对称型双面天线，对宽角旁瓣的主要贡献源有：主、副面边 缘所形成的绕射场，初级馈源在幅面边缘以外的漏泄场和幅面的散射 场在主面边缘以外

5、的漏泄场。a、初级馈源的漏泄初级馈源的漏泄是直接由馈源发出的，在接近幅面对馈源相位中 心的最大张角e m处达到最大值，一般在偏离天线轴e m约50的角 区内占主导地位。在这角度区内，天线的旁瓣特性，直接由馈源的旁 瓣特性来决定。特别要提出的是把馈源的漏泄和幅面边缘的绕射，在 阴影边界上做为一个单一的旁瓣贡献来考虑。主波束出现在阴影区， 在阴影区随对应的角度内，幅面边缘的绕射场和馈源的漏泄场相位是 相关的，不是独立的。一般来说，精心设计的波纹喇叭，其旁瓣特性，在幅面边缘以外 的角度区，满足旁瓣规范是没有问题的。b、主面边缘以外的漏泄幅面的散射图在主面边缘以外的角度区的漏泄是一种次级漏泄， 它由幅

6、面发出，且在很小的角度范围内达到最大值，一般设计是，在 偏离天线轴100处的窄角度范围内达到最大值，即使超标，也不会 占据很大的角度范围。c、主副面边缘绕射的控制一般幅面照射锥削控制在T7dB-23dB，主面照射锥削控制在 -15dB，无论是漏泄还是绕射对旁瓣电平的影响都可以达到理想的结 果。（3）幅面支杆的散射支杆以两种方式截断和散射入射的能量。其一：副面到主面的辐射。支杆对这种辐射波的遮挡是球面波的 遮挡，这种遮挡对偏轴附近几度内的旁瓣有贡献，因此是一种近轴旁 瓣源。其二：主面到自由空间的辐射。这种辐射射线平行于天线孔轴， 是平面波辐射，所以支杆此时的遮挡是平面波遮挡，平面波入射在支 杆表面上所感应的电流构成线源，因而存在一个线性的相位。（4）反射面的表面公差主面的面板正确安装好后，主面座架的畸变（由地球吸引力、风 载、日晒、裹冰等自然因素造成）以及面板本身的误差都会造成面板 形状偏离理论形状，这种偏离称为表面公差。自然因素引起的表面公 差是系统误差，与整个主面表面是相关的。通过机械调整可把系统误 差消除掉。这种系统误差对方向图的影响只限于前几个旁瓣，这是因 为系统误差可折算为口面场分布函数的变化，而口面场分布函数对方 向图的影响，重点表现为近旁瓣