卡塞格伦天线的工作原理时间：2015-08-10 来源：天线设计网 TAGS：卡赛格伦我们已经知道，反射面天线的方向图形状（波束指向、主瓣宽度、副瓣电平）决定于天线 口径上的场（或电流）分布而口径场分布又由馈源的方向图和反射面的形状确定改变反射 面的形状，即采用长焦距的反射面来得到较均匀的口径场分布但是，焦距变长之后，天线 纵向尺寸变大，这不仅使结构上不便，而且馈线变长会增加损耗，对远距离通讯来说增加噪 声，降低效率另外，要获得低副瓣（如-40dB）, 口径场振幅分布还不能是均匀的，应满足一定分布规律 这由单反射面和一个馈源来调整是困难的采用双反射面天线，可方便地控制口径场分布 既可以使反射面的焦距较短，又可保证得到所需的天线方向图，而且使设计增加了灵活性 双反射面天线系统的设计起源于卡塞格伦光学望远镜这种光学望远镜以其发明人卡塞格伦 Cassegrain命名下图为中国科学院国家天文台、中电集团39所联合研制的40米射电望 远镜，位于中科院云南天文台（昆明东郊凤凰山），于2005年8月动工兴建，2006年5月 投入运行40米射电望远镜的主要任务，是接收嫦娥卫星下行的科学数据并参与完成对绕 月卫星的精密测轨。
40米射电望远镜是一台转台式卡塞格伦型天线，总重约360吨天线主反射面直径40米， 由464块铝合金实体单块面板和不锈钢网状单块面板构成，中央（直径26米以内部分）由 208块实体单块面板构成，周边直径26米至40米部分则由256块网状单块面板构成正十 六边形的天线中心体空间行架结构及辐射梁、环梁构成天线的主反射体背架结构40米天 线馈电采用后馈卡焦方式，焦长为13.2米直径4.2米的双曲线副反射体由4根与俯仰轴 成450方向对称布局的支撑柱支撑是不是很高大上呢？标准卡塞格伦天线的组成标准卡塞格伦天线由主反射面、副反射面和馈源组成为了获得聚焦特性，主反射面必须是 旋转抛物面，副反射面是旋转双曲面，馈源可以是各种形式，但一般用喇叭作馈源，安装在 主、副反射面之间，其相位中心应置于旋转双曲面的焦点上，双曲面的安装应使双曲面的虚 焦点与抛物面的焦点重合，如图所示圭屁射画 副反射面 尊楼眞面卡塞格伦天线整个就是一个轴对称结构副反射面通常置于喇叭馈源的远区如果喇叭辐射 的球面波方向图是旋转对称的，侧卡式天线就具有轴对称性能卡塞格伦天线的工作原理 卡式天线的工作原理与抛物面天线的相似，抛物面天线利用抛物面的反射特性，使得由其焦 点处的馈源发出的球面波前，经抛物面反射后转变为在抛物面口径上的平面波前，从而使抛 物面天线具有锐波束、高增益的性能。
卡式天线在结构上多了一个双曲面天线作发射时，由馈源喇叭发出的球面波首先由双曲面 反射，然后再经主反射面（抛物面）反射出去根据双曲面和抛物面的性质，由F'发出的任意一条射线到达某一口径面的波程相等，即F'A^AB^BC = F宜+丄® + BFCf相位中心在F'处的馈源辐射的球面波前，必将在主反射面的口径上变为平面波前，呈现同 相场，即SO面为等相位面，使卡式天线具有锐波束、高增益性能天线作接收时的过程正好相反，外来平面波前经主、副反射面反射之后，各射线都将汇聚到 馈源所在点F'，由喇叭接收卡氏天线的优缺点： 优点：（1）馈线短（2）空间衰减SAm（3）减小漏溢（4）等效焦距长（3）设计灵活（7 个参数）等缺点：（1）副反射面的遮挡大，但对要求G很高的天线来说，主反射面很大的话，这个遮 挡相对就小2）造价高忖塞格伦天线的几何参数卡式天线的几何参数关系如图所示:双曲面的四个参量:抛物面有三个参量:双曲面直径抛物面直径dD抛物面焦距f半张角巾0双曲面焦距fc双曲面半张角0双曲面顶点到抛物面焦点距离Lv 在这七个参量中，只有四个是独立的，其余三个可根据抛物面和双曲面的几何关系求出主、副反射面的方稈 在XYZ坐标系下，主反射面的曲面方程为:f 云，副反射面的曲面方程为:口 ，其中卜―V •一，°一花"J为双叶双曲面两个顶点距离的一半，e为离心率。