雷达天线的两种类型和原理

根据物理结构将雷达天线分为以下两种类型:

1)抛物面反射器天线

2)透镜天线

抛物面反射器天线

抛物面反射天线是微波天线。抛物面反射器的知识对于深入了解天线的工作原理至关重要。

工作原理

抛物线只不过是点的轨迹，它的移动方式是它与固定点的距离（称为焦点）加上它与直线的距离（称为直线）是恒定的。

下图显示了抛物面反射器的几何形状。点 F 和 V 分别是焦点（给定馈送）和顶点。连接 F 和 V 的线是对称轴。$P_1Q_1、P_2Q_2$和$P_3Q_3$是反射光线。直线 L 表示反射点所在的直线（表示它们是共线的）。

如图所示，F和L之间的距离相对于被聚焦的波是恒定的。反射波形成准直波前，呈抛物线形状。焦距与光圈大小的比率,被称为如图所示，F和L之间的距离相对于被聚焦的波是恒定的。反射波形成准直波前，呈抛物线形状。焦距与光圈大小的比值（即它是抛物面反射器的重要参数，其值从不等。

反射定律指出入射角和反射角相等。当与抛物线一起使用时，该定律有助于光束聚焦。抛物线的形状在用于波的反射目的时，表现出抛物线的一些特性，这有助于使用反射的波构建天线。

抛物线的性质

以下是抛物线的不同性质

所有来自焦点的波都反射回抛物线轴。因此，所有到达孔径的波都是同相的。

由于波是同相的，沿抛物线轴的辐射束将是强而集中的。

在这些点之后，抛物面反射器有助于以更窄的光束宽度产生高方向性。

抛物面反射器的构造和工作

如果使用抛物面反射器天线传输信号，则来自馈电的信号来自偶极子天线或喇叭天线，将波聚焦到抛物线上。这意味着，波从焦点出来并撞击抛物面反射器。如前所述，该波现在被反射为准直波前以传输。

相同的天线用作接收器。当电磁波撞击抛物线的形状时，波被反射到馈电点上。偶极子天线或喇叭天线在其馈电端充当接收器天线接收该信号，将其转换为电信号并将其转发到接收器电路。

抛物面的增益是孔径比抛物面的增益是孔径比的函数。天线的有效辐射功率（ERP）是馈送到天线的输入功率与其功率增益的乘以。的函数。天线的有效辐射功率是馈送到天线的输入功率与其功率增益的乘以。D/λ

通常将波导喇叭天线用作抛物面反射器天线的馈电辐射器。除了这种技术，我们还为抛物面反射器天线提供了以下两种类型的馈电。

卡塞格林馈电

在这种类型中，馈电位于抛物面的顶点，与抛物面反射器不同。一个凸形反射器，作为双曲面，放置在天线馈电的对面。它也被称为次级双曲面反射器或次反射器。它的放置方式使其焦点之一与抛物面的焦点重合。因此，波被反射两次。

上图显示了砂塞格林馈电的工作模型。

公历提要

存在一对特定配置的馈电类型，并且在天线尺寸保持固定的情况下馈电波束宽度逐渐增加，称为公历馈电。在这里，卡塞格林的凸形双曲面被凹形抛物面反射器所取代，当然，它的尺寸更小。

这些公历馈电式反射器可以以以下四种方式使用-

在焦点F1使用反射器椭圆体子反射器的格里高利系统。

在焦点F2使用反射器椭圆体子反射器的格里高利系统。

使用双曲面子反射器（凸）的卡塞格林系统。

使用双曲面子反射器的卡塞格林系统（凹面但进给非常靠近它）。

在不同类型的反射器天线中，简单的抛物面反射器和卡塞格林馈送抛物面反射器是最常用的。

透镜天线

透镜天线使用曲面传输和接收信号。这些天线由玻璃制成，其中遵循透镜的会聚和发散特性。透镜天线的使用频率范围从 1 GHz 开始，但在 3 GHz 及以上时使用的频率范围更大。

需要了解镜头才能深入了解镜头天线的工作原理。回想一下，普通玻璃镜片的工作原理是折射原理。

透镜天线的构造和工作

如果假设光源存在于镜头的焦点上，该焦点与镜头的焦距处，则光线作为平面波前的准直或平行光线穿过镜头。

当光线从透镜的不同侧面落下时，会发生两种现象。他们在这里给出 -

通过镜头中心的光线比穿过镜头边缘的光线折射更少。所有光线都平行于平面波前发送。这种镜头现象称为背离。

如果光束从同一镜头的右侧发送到左侧，则相同的过程会相反。然后光束被折射并在一个称为焦点的点相遇，与镜头的焦距处相遇。这种现象称为收敛。

下图将帮助我们更好地理解这一现象。

光线图表示焦点和从光源到镜头的焦距。获得的平行射线也称为准直射线。

在上图中，焦点处的光源，在距镜头的焦距处在平面波前准直。这种现象可以逆转，这意味着如果从左侧发送的光会聚在镜头的右侧。

正是由于这种互惠性，镜头可以用作天线，因为相同的现象有助于使用相同的天线进行发射和接收。

为了在较高频率下实现聚焦特性，折射率应小于单位。无论折射率如何，Lens的目的是拉直波形。基于此，开发了E平面和H平面透镜，它们也延迟或加速了波前。

如果滤波器产生的输出方式使其频率响应中的输出峰值功率与平均噪声功率之比最大化，则该滤波器称为匹配滤波器。

这是一个重要的标准，在设计任何雷达接收器时都要考虑。在本章中，我们来讨论匹配滤波器的频率响应函数和匹配滤波器的脉冲响应。

匹配滤波器的频率响应功能

匹配滤波器的频率响应将与输入信号频谱的复共轭成正比.

审核编辑：黄飞