1.十字交叉振子辐射原理
交叉振子天线结构如图3-13所示,振子1和振子2相互垂直放置,几何中心重合。两个振子同相馈电,通过改变振子之间的相对长度和粗细实现圆极化。
图3-13 交叉振子天线结构
在直角坐标系中,两个在空间垂直的幅度相等、频率相同、相差90°的电场矢量的合成电矢量是随时间以同角速率旋转的,合成矢量的模不变,即在各个方向的幅度大小都相等,矢量末端旋转的轨迹是一个圆,从而形成了一个圆极化波。
根据振子的自阻抗分析,当两振子臂的电长度大于λ/2时,振子阻抗呈感性。反之,两振子臂的电长度小于λ/2时,振子阻抗呈容性。相应地,当两振子臂的电长度大于λ/2时,电流的相位超前。反之,电流的相位滞后,而极化方向是由超前向滞后旋转。
2.交叉振子加反射板馈源结构及性能
采用交叉振子加反射板组成的馈源如图3-14所示,交叉振子采用同轴波导馈电,利用扼流圈、短路销等调节匹配性能,结构简单可靠。该馈源辐射方向图仿真结果、赋形反射面天线单机及装星后的方向图实测结果如图3-15~图3-17所示。从中可以看出,采用交叉振子加反射板组成的馈源的赋形反射面天线等化性能不佳,装星后受复杂星体环境影响,辐射方向图增益起伏剧烈。经分析,该结构馈源有两个缺点:①馈源的等化性能(各切面的对称性)差,馈源采用同轴开槽的平衡馈电结构,开槽的辐射恶化了馈源的等化性能。②馈源的交叉极化分量大,交叉振子的辐射具有双向性,反射板抑制后向辐射的能力不足。正是馈源的这些缺点造成了天线性能的不佳。
图3-14 十字交叉振子加反射板组成的馈源
(a)十字交叉振子加反射板的馈源结构;(b)赋形反射面天线构型
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图3-15 交叉振子加反射板馈源辐射方向图仿真结果
图3-16 交叉振子加反射板馈源的赋形反射面天线实测结果
图3-17 交叉振子加反射板馈源赋形反射面天线装星后测试结果
3.交叉振子馈电角锥喇叭馈源结构及性能
为改进馈源性能,采用交叉振子馈电的角锥喇叭结构,如图3-18所示。该馈源的方向图仿真结果如图3-19所示。从中可以看出,该结构馈源利用角锥喇叭对平衡馈电开槽的辐射进行抑制,改善了交叉振子的后向辐射,降低了振子的交叉极化分量辐射。
图3-18 交叉振子馈电角锥喇叭馈源结构
图3-19 交叉振子馈电角锥喇叭馈源方向图
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