卡塞格伦天线的介绍

卡塞格伦天线的结构

　　卡赛格伦天线由反射面系统和一个照射器组成， 反射面系统包括一个旋转抛物面 （简称主面）与一个旋转双曲面 （简称副面），双曲面有两焦点： 一个焦点 F1（称为虚焦点）与主 面焦点 F重合；另一个焦点 F2（称 为实焦点），照射器就放置于该 F2处。这种天线是把照射器辐射的 球面波，经副面和主面两次反射后， 最终以平面波沿天线轴辐射出去。
塞格伦天线的原理

　　卡塞格伦天线的原理如图所示，当辐射器位于旋转双曲面的实焦点F1处时，由F1发出的射线经过双曲面反射后的射线，就相当于由双曲面的虚焦点直接发射出的射线。因此只要是双曲面的虚焦点与抛物面的焦点相重合，就可使副反射面反射到主反射面上的射线被抛物面反射成平面波辐射出去。
卡塞格伦天线相对于抛物面天线来讲，它将馈源的辐射方式由抛物面的前馈方式改变为后馈方式，这使天线的结构较为紧凑，制作起来也比较方便。另外卡塞格伦天线可等效为具有长焦距的抛物面天线，而这种长焦距可以使天线从焦点至口面各点的距离接近于常数，因而空间衰耗对馈电器辐射的影响要小，使得卡塞格伦天线的效率比标准抛物面天线要高。

卡塞格伦天线的优缺点

　　卡赛格伦天线与普通抛物面天线相比，其主要优点在于：

　　（1）因为有副面和主面两个的先后反射，便于设计得使主面 口面场分布最佳化，以提高口面利用系数，改善天线增益。

　　（2）由于照射器是放置在靠近主面顶点处，可方便地从主面 后面伸出，大大缩短了馈线长度，不仅使得结构紧凑，而且使得 接收机高频部分可以直接放在主面后面成为可能，这在低噪声系 统中有重要意义；

　　（3）由于双镜面天线用短焦距抛物面实现了长焦距抛物面的 性能，所以卡赛格伦天线能以缩短了的天线纵向尺寸，去解决存 在于单镜面天线中的焦距大时性能好但结构复杂的矛盾；

　　（4）由于双曲面反射是扩散型的，所以，双镜面系统中，返 回馈源的能量较单镜面天线要小，从而减弱了对馈源匹配的影响。

　　事物总是一分为二的, 卡塞格伦天线的缺点是小尺寸的副面的 边缘绕射效应较大, 容 易引起主面口面场的振幅起伏与相位畸变, 加上副面的遮当, 会使天线增益有所下降、旁瓣电平有所上升。

  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?

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小编，问一下，最后一张图是用什么软件画的?

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