半波对称振⼦⽅向图_天线基础知识（2）：半波天线与抛物⾯ 天线
这是《天线基础知识(1)：天线的功能及特性》的后⾯部分，主要介绍了传统的半波天线和抛物⾯天线。
03半波天线
半波天线(偶极⼦、赫兹)由两个长度的线杆或管组成，每个长度为特定频率的1/4波长。它是构成许多复杂天线的基本单元。对于偶极⼦，电流在中⼼最⼤，在两端最⼩。中⼼电压最⼩，两端电压最⼤。
图8 半波偶极⼦天线
也可以通过将天线在其中⼼进⾏划分，并将传输线从最终发射机输出级连接到半波天线的两端，将能量供给半波天线。由于天线是在中⼼馈电(⼀个低电压和⾼电流的点)，因此这种类型的馈电⽅式被称为中⼼馈电或电流馈电⽅法。馈电点对于确定要使⽤的输电线路类型很重要。 电流和电压驻波与并联振荡电路产⽣的驻波类似。然⽽，相对于各向同性辐射体的增益恰好为1，半波天线的增益已经达到了1.5左右，⽽最⼤辐射来⾃垂直于天线轴线的⽅向。
半波偶极⼦也是由⼀个简单的振荡电路产⽣的。我们简单地假设振荡电路的电容器板是分开且弯曲⼀点的。电容量减⼩了，但电容器仍然是电容器。当电容器板进⼀步分开时，电场线必须覆盖越来越⼤的⾯积。当电容器的形状再也认不出来时，电场线穿过⾃由空间，⼀个正在中⼼馈电的半波偶极⼦就形成了。
图 9 离散振荡电路中的偶极⼦天线
04抛物⾯天线
扭力梁式半独立悬架
抛物⾯天线是雷达⼯程中最常⽤的安装天线类型。图11展⽰了抛物线天线。抛物⾯天线由⼀个圆形抛物⾯反射器和位于该反射器焦点上的点源组成。这个点源称为“主辐射器”或“辐射器”。分集接收
图10 Gematronik公司⽣产的⽓象雷达抛物⾯天线
图11 抛物⾯反射器原理
圆形抛物⾯(抛物⾯)反射器是由⾦属构成的，通常是由⾦属⽹覆盖在内侧⾯的框架。⾦属⽹槽的宽度必须⼩于λ/10。这种⾦属覆盖层形成反射雷达能量的⼀⾯镜⼦。
根据光学原理和解析⼏何原理，这种类型的反射镜，所有的反射光线都平⾏于抛物⾯的轴线，理想情况下，只有⼀条反射光线平⾏于主轴，没有旁瓣。电场使辐射器产⽣球形波。当波阵⾯的每⼀部分到达反射⾯时，波阵⾯的相位就会发⽣180度的相移，并以⼀定的⾓度向外发射，使得波阵⾯的所有部分沿平⾏路径传播
⼀个理想的雷达天线可以产⽣⼀个像铅笔⼀样的光束。如果反射⾯是椭圆的，那么它将会产⽣⼀个扇形波束。监视雷达在⽔平和垂直平⾯采⽤两种不同的曲率以实现⽅位⾯笔形波束和俯仰⾯余割平⽅扇形波束的功能。 图11中所⽰的理想情况在现实中⽆法实现。由于加⼯的不平整度，实际抛物线天线的⽅向图呈锥形。某些雷达设备中主波束的可能在的1或2度到15⾄20度之间变化。
抛物⾯天线的辐射⽅向图包括⼀个沿传播轴⽅向的主瓣和⼏个⼩的副瓣。在前⼀章的图3和图4中，这种类型的反射器可以产⽣⾮常窄的波束。毛竹片
风动旗杆抛物⾯反射器天线的增益G为：
这是⼀个近似的公式，但在⼤多数情况下给出了⼀个很好的指⽰，同时注意增益会被回波函数修正。
垂直母排4.1扇形波束天线
扇形波束天线是⼀种定向天线，其产⽣的主瓣在⼀个维度上具有窄波束宽度，在另⼀个维度上具有宽波束宽度。这种模式可以通过采⽤抛物⾯的⾮对称部分，如⽤截断的抛物⾯反射器，由于反射镜在垂直⾯上窄，在⽔平⾯上宽，因此产⽣了垂直⾯上宽，⽔平⾯上窄的光束。
图12 扇形波束⽅向图 a)侧视 b)正视
图13 截断抛物⾯反射器
这种天线系统⼀般⽤于测⾼设备中(如果反射⾯旋转90度)，由于反射⾯在⽔平⾯上窄，在垂直⾯上宽，所以产⽣的波束在⽔平⾯上宽，在垂直⾯上窄。在外形上，测⾼雷达波束为⽔平扇形波束，如图14所⽰。辐射⾯并不是安装在天线的中间，⽽是像商业卫星的接收机碟形天线⼀样侧向安装。这种天线被称为偏置天线。
4.2偏置天线
与馈电喇叭有关的⼀个问题是，如果馈电喇叭在波束的路径上，它会产⽣阴影。阴影是馈电喇叭正前⽅的⼀个死点。通常，馈电喇叭会阻碍接收抛物⾯天线反射器的回波。
为了解决这⼀问题，辐射器可以从中⼼偏移，在偏置天线中，因为回波在给的路径之外，所以不会因为孔径堵塞⽽导致⽅向图恶化。喇叭⼝⾯向上对着抛物线的轴线，且抛物线的下半部分被移除。这样导致是抛物线变短，焦距变⼤。
图 14 使⽤偏置天线形成扇形波束的⾼度探测器
因此，馈电喇叭位置离反射器更远，需要更⼤的⽅向性，以避免溢出能量。因此，这种设计需要更⼤的喇叭，通常建设更加困难和昂贵。
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