3.2 馈源技术

馈源是天线的心脏，它用作高增益聚焦天线的初级辐射器，为抛物面天线提供有效的照射，对经反射面反射而来的电磁波进行整理，使其极化方向一致，并进行阻抗变换，使馈源中由圆波导传播的电磁波能够变换成高频头中由矩形波导传播的电磁波，从而提高天线效率。

馈源网络主要是由馈源喇叭、TE21模耦合器、频谱复用网络、极化调整机构等部分组成，其示意如图3-17所示。

3.2.1 多模馈源喇叭

多模馈源是作为高增益聚焦天线照射器的各种弱方向性天线的总称，有时形象地称之为喷口、喇叭、照射器等。在多反射系统中，把多模馈源和副面的组合称为馈源系统。

对馈源天线有如下一些基本要求。

①合适的振幅方向图。为了使抛物面得到最大的口径效率，要求抛物面口径场为台形分布，但因实用的抛物面天线边缘固有一定的空间衰减，相应的馈源方向图应是轴向辐射稍小，边缘最强，成凹形分布。为了减小抛物面天线辐射场副瓣，馈源方向图的远角部分应为理想的渐降形式，完全理想的馈源方向图形状为鞍形分布。因此，在设计具体馈源时，应尽可能使馈源方向图接近理想分布。

②理想的波前。通常要求馈源具有理想的球面波前或圆柱面波前，但是由于各种实际条件的制约，馈源常常没有唯一的相位中心，这时须寻找近似的相位中心或最优辐射中心。

③无交叉极化。不管是线极化工作还是圆极化工作，都要求辐射场无交叉极化。所谓交叉极化是指干扰主极化工作的交叉分量。

④所需的频带宽度。

⑤一定的功率承受能力。

⑥尺寸尽可能小，以免对主反射面的辐射造成大的遮挡。

测量船船载卫通站天线基于单脉冲跟踪方式和高次模信号处理的机理，馈源采用波纹喇叭。波纹喇叭由模转换段、变角段和辐射段组成，如图3-18所示。

（1）模转换段

模转换段的要求如下。

①在入口处的一段曲线波导是模抑制器，用来抑制不需要的高次模。

②波纹槽采用环加载的形式。

（2）变角段和辐射段

变角段波纹内壁为曲线，辐射段波纹内壁为直线，波纹槽均采用直槽的形式，图3-19和图3-20分别为天线波纹喇叭的辐射方向图和相位方向图。由图可以看出波纹喇叭在3.625～4.2GHz、5.85～6.425GHz频带内的TE10主模有良好的传播及辐射特性。

3.2.2 TE21模耦合器

TE21模耦合器的结构如图3-21所示，它内部是圆波导，外部是8根方波导。圆波导内壁等间距的分布有8排孔阵（耦合孔），每排孔阵都采用双列形式。圆波导中主模，即TE10模直接通过TE21模耦合器，不发生任何耦合，而圆波导中的差模TE21模则通过圆波导内壁上的耦合孔全部耦合出来。8根耦合臂中4根耦合臂I和4根耦合臂Ⅱ组成两个在极化上正交的TE21模分耦合器。TE21模合成网络采用低损耗电缆连接的形式。其输出误差信号送跟踪接收机。在频谱复用网络中采用两个圆极化器，这样可以提高收发两个频段的圆极化性能；通常要在接收频段的每个端口各连接一个阻发滤波器，该频谱复用网络采取在接收频段的4个支臂上实现阻发滤波器的功能。船载卫通站天线的TE21模耦合器实物如图3-22所示。