微波的定向传输与奇特的“大锅”

五、微波的定向传输与奇特的“大锅”

微波的波长接近于光波，其传输特性也近似于光波呈直线传播。一个光源（如电灯泡）发出的光会直线式地射向四面八方。欲使光线集中地照射在书桌上，提高照明度，简单的办法是在灯头上加一个适当角度的反射灯罩，就可以把灯光集中定向射到桌面。人们熟知的手电筒，就是利用反射灯罩使光定向照射的典型例子。根据这个道理，人们设计了一个奇特的“大锅”，作为微波的反射罩，用于实现微波能量的定向传输。

如图3-1所示的奇特“大锅”，就是架设在微波站外边铁塔上的微波反射罩，即微波收、发信天线，它们的机械结构，如图3-9所示。它由三部分构成：（1）主反射体，它是一个用金属做成的抛物面大锅，并固定在铁塔上，其作用是反射微波；（2）副反射体，它是用四个绝缘支柱架在锅口正前方中央的金属小圆盘，朝向锅口那一面是凸面，其作用也是反射微波；（3）喇叭辐射器，它是放置于锅底中心的一个金属圆喇叭口，其作用是从喇叭口辐射（或接收）微波。这种天线被称为双反射体抛物面天线，又称为卡塞格伦天线。

图3-9　反射体抛物面天线结构示意图

如图3-10（a）所示是微波在发信天线中经过两次反射后，向正前方定向发射的示意图。由图中可以看到，当微波信号经过馈源，从天线背后送入喇叭辐射器时，由喇叭口辐射出来的微波照射在副反射体上。副反射体对着喇叭口的一面是一个凸面，它把微波反射到主反射体上，再经过主反射体的第二次反射后，向正前方集中辐射出去。

图3-10　卡塞格伦天线二次反射示意图

接收天线与发射天线结构相同。如图3-10（b）所示是接收天线定向接收微波的示意图。当微波从远方传来，照射在庞大的抛物反射面上时，被抛物面反射聚集到副反射体上，经副反射体第二次反射聚集后，送入喇叭接收器。

由于采用了抛物反射面，在发端它像灯罩一样把微波集中射向前方，即定向发射，在接收端同样也是定向接收。因此，只有把接收天线的锅口对准电磁波传来的方向，才能最大限度地接收电磁波的能量。不难看出，这种天线无论发射或接收电磁波都是有方向性的，故称为方向性天线，我们也正是利用奇特大锅的方向性来实现微波定向传输的。

应当看到，微波的定向传输实质上是利用了反射罩减少在其他无用方向的功率耗散，把微波能量集中发射到目的地，从而提高了传输效率。微波定向发射不仅使发射的微波对其他方向上通信的干扰很小，而且还可以大大地降低发射功率，使发端仅用3瓦或5瓦的微波功率，就可以很好地进行通信了。当然对这样的发射功率微波在空间传不远，而利用中间接力站对其进行放大，微波仍可长距离传输。