Ku波段卫星通信抛物面天线的设计(4)
设计出要求喇叭馈源尺寸，用 HFSS 13 仿真方向图，幅度图和相位图。
2 ） 找出喇叭天线的等效相位中心。
3 ） 设计 Ku 波段的抛物面天线的尺寸以及计算它的远场处的方向图本科毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 41 页
2 2 2 2 喇叭天线 喇叭天线 喇叭天线 喇叭天线
2.1 2.1 2.1 2.1 天线的主要参数 天线的主要参数 天线的主要参数 天线的主要参数
时变的电流和被加速的电荷都可以产生辐射 ， 辐射产生的电磁能量能够在空
间中传播 。 天线能够定向辐射和接收电磁波能量 。 天线按照工作性质可以分为发
射天线和接收天线 ； 按照用途可以分为通信天线 、 雷达天线 、 广播天线和电视天
线等 ； 按照波段可以分为长波天线 、 中波天线和短波天线等 。 一般常见的天线结
构为线天线、环天线、面天线、喇叭天线、介质天线、微带天线和裂缝天线等 。
为了实现特定的工程任务，天线经常也组成天线阵列。
2.1.1 方向图
天线的空间辐射在不同方向是不同的，可以用方向性函数 ( , ) f θ ϕ 来描述。
根据方向性函数绘制的天线辐射 （ 或接收 ） 场强 - 振幅 - 方向三文特性的图形简称
为方向图。工程也常采用两个互相正交主平面上的剖面图来描述天线的方向性 ，
一般为俯视图和水平面方向图。
绘制某一平面的方向图时，可以采用极坐标方式。方向图一般呈花瓣状 ， 所
以也称为波瓣图，其中最大的波瓣称为主瓣，其余的称为副瓣或旁瓣。
方向图主瓣上两个半功率电平点之间的夹角称为主瓣宽度或半功率波束宽
度。电场最大值 E max 所在的波瓣称为主瓣。在 E max 的两边，电场下降到最大值
2 / 2 时 ， 对应功率为最大方向的一半 ， 这两个辐射方向之间的夹角即为主瓣宽
度。2.1. 2 方向性系数
发射天线的方向性系数表征天线辐射的能量在空间分布的集中能力 ， 定义为
相同辐射情况下，天线在给定方向的辐射强度与平均辐射强度之比：
式中 ， ) , ( ϕ θ E 是该天线在 ( ) ϕ θ , 方向下某点的场强 ， 0 E 是全方向点源天线在
同一点产生的场强 。 一般情况下关心的均为最大辐射方向的方向系数 。 接收天线
的方向性系数表征天线从空间接收电磁能量的能力，即在相同来波场强的能量本科毕业设计说明书（论文） 第 5 页 共 41 页
下 ， 天线在某方向接收时向负载输出功率与点源天线在同方向接收是向负载输出
功率之比。发射天线的方向性系数和接收天线的方向性系数虽然在定义上不同 ，
但数值上是一样的 。 增益 ： 如果 上 式定义的方向性系数中的辐射功率改为天线的
输入功率，即考虑天线本身的能量转换效率，则该定义为增益。
2.1.3 输入阻抗
天线的输入阻抗定义为输入端电压和电流之比。接到发射机和接收机的天
线 ， 其输入阻抗等效为发射机或接收机的负载 。 因此 ， 输入抗阻值的大小表征了
天线与发射机或接收机的匹配情况，体现了导行波和辐射波之间能量转换的好
坏。
一般情况下 ， 天线的输入阻抗具有电阻和电抗两个部分 。 电阻主要包括辐射
电阻和损耗电阻 ， 辐射电阻的大小表示天线辐射和接收能力的强弱 ； 损耗电阻表
示天线自身对于微波能量的损耗。
2.1.4 极化
天线的极化 ， 就是指天线辐射时形成的电场强度方向 。 当电场强度方向垂直
于地面时 ， 此电波就称为垂直极化波 ； 当电场强度方向平行于地面时 ， 此电波就