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对于要加载在喇叭口径上的介质透镜,若喇叭的半张角为θ0,喇叭口径为D,则由几何关系可以求得喇叭透镜焦点到透镜第二个面(平面)的距离为:
通过式(3)和式(4)进一步可求得透镜双曲面的顶点到焦点的距离(即焦距f)和透镜厚度d。
对于透镜的设计原则:首先找出喇叭的相位中心,确定F的值;进而根据D值,确定θ0的值;最后根据需要选择透镜的材料,并确定f值。
1.3 功率容量的分析
通过计算可以求得对应输入功率为1 W时介质透镜外表面的最大电场Emax。由于功率与电场的幅值平方成正比,当馈源输入的最大功率为Pimax时,可以得到介质透镜外表面的电场为:
一般认为空气中连续波电场击穿阈值为30 kV/cm,因此在馈源输出功率满足式(5)的情况下,口径上不会发生空气击穿现象。事实上,目前的高功率微波多为几十纳秒的短脉冲微波,在短脉冲情况下大气的击穿阈值要大于30 kV/cm,因此从介质透镜表面的空气击穿角度考虑,该馈源的功率容量大于Pimax。
1.4 近场卡式天线的主、副面
图4为近场卡塞格伦天线结构示意图。
(4)主、副面半张角为: