天線結(jié)構(gòu)的型式

2024-05-11 16:53

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天線結(jié)構(gòu)的型式天線結(jié)構(gòu)具有多種型式。天線可分為線天線和面天線兩大類。在結(jié)構(gòu)型式上有塔桅結(jié)構(gòu)和反射體結(jié)構(gòu)兩大類。面天線的工作波長(zhǎng)較短，精度要求較高。反射面精度是天線的一個(gè)重要問(wèn)題。

塔桅結(jié)構(gòu)分為拉線式桅桿結(jié)構(gòu)和自立式塔架兩種。桅桿天線(圖1)桿身的穩(wěn)定靠纖繩來(lái)維持。因?yàn)橛欣w繩支撐，桅桿可以較細(xì)，重量較輕。移動(dòng)式桅桿天線的桿身常由若干節(jié)組裝而成，架設(shè)時(shí)可一節(jié)節(jié)升起，運(yùn)輸時(shí)則拆成長(zhǎng)度不大的若干節(jié)。桅桿不僅用于支持天線,有時(shí)桿身也作為發(fā)射體。自立式塔架(圖2)是截面為正多邊形(正三角形、正方形、六邊形、八邊形)的空間桁架結(jié)構(gòu)，截面尺寸一般隨高度而變化，可根據(jù)受力情況決定合理的曲線外形。塔架通常用來(lái)支持天線，如微波天線塔、廣播電視天線塔、雷達(dá)天線塔等。反射體天線結(jié)構(gòu)也有多種型式，反射面一般是拋物面，外形有的是圓拋物面，有的是切割拋物面(矩形或橢圓形截面)。小口徑反射體常采用薄殼結(jié)構(gòu)，適當(dāng)加一些加強(qiáng)筋。對(duì)于尺寸較大的天線，則要有主力骨架來(lái)支持反射面板，通常是桁架結(jié)構(gòu)。圓拋物面天線的主力骨架常采用輻射狀結(jié)構(gòu),由若干條輻射梁和環(huán)組成(圖3)。非圓截面天線的主力骨架常采用格狀結(jié)構(gòu)(圖4)。為了獲得更高的方向性，常將若干相同的天線單元以一定的排列方式組成天線陣。將幾個(gè)天線單元排成一直線，就成為線陣。將許多天線單元排列在一個(gè)平面上，就組成面陣。面陣列式天線的結(jié)構(gòu)型式多為框架式結(jié)構(gòu)。

反射面的型式反射面有四種型式:①實(shí)體反射面;②打孔金屬板;③網(wǎng)狀反射面;④柵條反射面。應(yīng)根據(jù)電性能和機(jī)械性能的要求選擇反射面的型式。實(shí)體反射面電性能好，反射效率高，但風(fēng)阻大,重量大。波長(zhǎng)3厘米以下的多采用實(shí)體反射面。其余三種反射面重量和風(fēng)阻都小，但會(huì)漏過(guò)一些功率，因而對(duì)孔的尺寸、網(wǎng)格尺寸和柵條間隔有一定限制。例如,在金屬板打圓孔時(shí),對(duì)孔徑和孔距均有要求，圓孔直徑必須小于圓波導(dǎo)最低模的截止直徑──λ/1.7，一般取為λ/3~λ/10(λ為波長(zhǎng))，借以保證漏過(guò)功率足夠小，而柵條的中心距必須小于半波長(zhǎng)。實(shí)體、打孔金屬板和網(wǎng)狀反射面對(duì)各種極化波均可使用，而柵條反射面只適用于線極化，極化方向應(yīng)與柵條平行。實(shí)體反射面和打孔金屬板常由鋁板經(jīng)壓力加工成形，也可用玻璃鋼或碳纖維增強(qiáng)塑料，表面噴涂金屬或鋪銅絲網(wǎng)。網(wǎng)狀反射面由金屬絲編織而成。柵條反射面可用金屬絲、金屬圓管或金屬板條平行地排列構(gòu)成。

反射面公差反射體天線的表面誤差會(huì)影響電性能，使增益降低和旁瓣升高。增益降低系數(shù)η與表面均方根誤差ε的關(guān)系可由魯策公式表示:

η=G/G0=exp【-(4πε/λ)2】

式中G為有表面誤差時(shí)的增益;G0為無(wú)表面誤差時(shí)的增益;λ為工作波長(zhǎng);ε為表面誤差(半光程差)的均方根值。

根據(jù)公式可知，隨著表面誤差ε/λ的增大，增益急劇下降。因此，必須限制表面誤差。表面公差應(yīng)根據(jù)電性能要求和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性來(lái)折衷決定。公差太大，電性能變壞;公差太小,則制造困難且結(jié)構(gòu)笨重,因此應(yīng)取一合適的數(shù)值。一般取均方根誤差為λ/16~λ/64。表面公差的數(shù)值與天線大小無(wú)關(guān)，而僅與工作波長(zhǎng)有關(guān);波長(zhǎng)越短，精度要求越高。工作在毫米波段的天線要求有很高的表面精度。產(chǎn)生表面誤差的原因有制造誤差、載荷引起的變形誤差、安裝調(diào)整誤差等。確定總的表面公差后，即可按一定比例規(guī)定各項(xiàng)誤差的指標(biāo)。為了使反射體天線在載荷作用下的變形不超過(guò)允許值，天線結(jié)構(gòu)必須具有足夠的剛度。剛度要求常是天線結(jié)構(gòu)的主要矛盾，特別是工作波長(zhǎng)較短、尺寸較大的天線，設(shè)計(jì)時(shí)首先要滿足剛度要求。

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