淺談反射面天線(圖文)
瀏覽:2625 發布日期:2017-11-13 11:20

自從自制了兩米大鍋以后,對自己收星技藝甚為滿意,沾沾自喜自不在話下,其后又自制八木天線玩地面波,而后再自制全向J型高效率天線收地面波,效果甚為滿意。也想自制的可搜我發表的文章。好了,進入正題!大家先看圖片!


先說正饋天線:


WX20171109-141054.png


先看左圖中垂直白線,當鍋對準衛星時,白線與無線電波來波方向是垂直的。也就是說,從發射源抵達這根白線的電波是同時的!再看綠線,表示的是電波傳播并經反射后的路徑。


拋物線應用于反射面天線的原理是,A+A2的長度等于B+B2的長度=兩倍于0~f的長度。


即:無線電波經拋物面反射后,是同時抵達焦點f的。左圖中,0為拋物線頂點,f為焦點,a、b為正饋天線外沿兩個點。正饋天線中,拋物線頂點也是天線的中心點,因此0也是鍋中心點。在這里,饋源桿長為A2和B2,也即是a點到f點的距離或b點到f點的距離。再看右圖思考反射效率。口徑越大的鍋為何增益越高?簡單說他匯聚了更多的信號。計算面積便可窺出一斑。


根據圓面積計算公式,面積等于圓周率乘以半徑的平方得以下結果:

2米口徑時,他所匯聚的信號是3.14*1*1=3.14平方米

1.5米口徑時,3.14*0.75*0.75=1.76平方米

1米口徑時,3.14*0.5*0.5=0.785平方米


由此可見,2米口徑的鍋是1米口徑鍋的4倍!而不是2倍啊,再比如自制2米正饋天線時,鍋底1米精度很差,外面1米精度合格,那么,就當鍋底1米完全無信號反射,也有3.14-0.785=2.355的有效反射面積,這外環1米的有效反射面積遠大于1.5米口徑完整鍋!(此段所說面積,均為投影面積,并非反射面展開面積。實際應用中,反射面展開面積無意義。)


總結正饋天線形式之后,我們發現,上面左圖中,離拋物線頂點(圖中0點,也是正饋鍋中心點)越近,效率越低,探究原因,在于拋物線越靠近頂點,其線條曲率越大。到這里,我們做個假設,正饋天線,里面1米截去不要,而只用外圈1米~2米部位,其效果依然是1米鍋的3倍!這樣的正饋鍋做出來卻無實際意義。然后……然后就開始探討偏饋天線了!


2.jpg


左圖中,按正饋C鍋截去下半部分,a點被保留,天線外沿兩個點定義為c點和d點。增加了X+X2=兩倍0~f 也即正饋天線靠近0點部分沒有了,因為這一部分效率低,可以舍去。根據前面正饋可知a點到c點增加一部分效率大增。


右圖是偏饋天線抬起來接收衛星時的大概模樣。


偏饋天線饋源桿究竟多長?很多人量了很多次,依上圖所示,饋源桿為d~f的距離,而并非焦距(0~f)只能說,d~f的長度相對更接近實際焦距。實際DIY操作中,可以做為參考!


再看下圖:


3.jpg



假設,這只偏饋天線的上下頂點相距1米,此偏饋天線拋物面按3米正饋天線截取,其相同投影面積的效率與正饋天線進行比較:

外圓3米、內圓2米的圓環正饋=3.14*1.5*1.5-3.14*1*1=3.925

1米正饋=0.785

3.925/0.785=5

圓環1米比圓1米,相同投影面積效率為5倍!


因此,按此截取方法,偏饋天線制作時,按投影面積只需正饋鍋的1/5大小,便可獲得相同的增益!


以上,僅探討正饋、偏饋之區別,以利于大家在DIY時對焦距、焦點、饋源桿長有正確的認識。天線廠商實際生產天線有其相對固定的數據,個人DIY天線時,更多需要經驗值。這里討論了原理,希望更多的人不走入誤區!


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