2019 第2章简单线天线ppt课件.ppt

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1、第2章简单线天线制作：唐慧主讲：唐慧《电波与天线》BEAConfidential.

2、1本章内容2.1水平对称天线2.2直立天线2.3环形天线2.4引向天线与背射天线2.1水平对称天线水平架设天线的理由：架设和馈电方便；地面电导率对水平天线方向性的影响较垂直天线的小；可减小干扰对接收的影响。因为水平对称天线辐射水平极化波，而工业干扰大多为垂直极化波，故可以减少干扰对接收的影响，这对短波通信是有实际意义的。双极天线即水平对称振子(HorizontalSymmetricalDipole)，又称π型天线。2.1.1双极天线电台支杆拉线结构

3、双极天线结构简单，架设撤收方便，维护简易，因而是应用广泛的短波天线，适用于天波传播。当天线一臂的长度l=12m或22m时，天线特性阻抗通常为1000Ω左右，馈线使用H=10m长的双导线，馈线特性阻抗为600Ω。这就是移动通信常用的44m（即2H+2l长度）或64m双极天线。当其架设高度小于0.3λ，向高空方向（仰角90°）辐射最强，宜作300km范围内通信用天线。当天线距离较远时，这种天线增益较低，方向性不强，且工作频段较窄。在分析天线的方向性时，可以把地面看作是理想导电地，因为在大多数情况下水平极化波地面反射系数都接近-1，可用

4、地面下的负镜像天线来代替地面对辐射的影响。辐射1.双极天线的方向性根据电磁场的镜像原理，讨论一个电流元在无限大理想导电平面上的辐射场时，应满足在该理想导电平面上的切向电场处处为零的边界条件。为此，可在导电平面的另一侧设置一镜像电流元，该镜像电流元的作用就是代替导电平面上的感应电流，使得真实电流元和镜像电流元的合成场在理想导电平面上的切向值处处为零。天线的镜像水平电流元——负镜像；垂直电流元——正镜像；倾斜电流元——负镜像。电流元的镜像电流分布不均匀的实际天线，分解成许多电流元，所有电流元的镜像集合起来即为整个天线的镜像。水平线天线

5、的镜像一定为负镜像；垂直对称线天线的镜像为正镜像。对称振子的镜像天线的镜像以等幅同向和等幅反向二元阵来处理。以实际天线的电流I为参考电流，当天线的架高为H时，镜像天线相对于实际天线之间的波程差-2kHsinΔ，由实际天线与镜像天线构成的二元阵的阵因子为Fa(Δ)=sin(kHsinΔ)天线的镜像双极天线的坐标系统XOY平面为地面由自由空间对称振子方向函数和负镜像阵因子按方向图乘积定理得双极天线在不同臂长情况下的方向图在不同架高时的方向图铅垂平面与地面垂直且通过天线最大辐射方向的垂直平面。鉴于实际天线的臂长l<0.7λ，单元天线最

6、大辐射方向垂直于对称振子，故取振子的H面为垂直平面。水平平面对应一定的仰角Δ，固定r（OP），观察点P绕z轴旋转一周所在的平面，在该平面上P点场强随φ变化的相对大小即为双极天线的水平平面方向图。1）垂直平面方向图φ=0°的xOz面即为双极天线的垂直平面。fxOz(Δ,φ=0°)=

7、1-coskl

8、·

9、2sin(kHsinΔ)

10、(1)垂直平面方向图只与架设高度H/λ有关，而与l/λ无关。这是因为，不管单元振子有多长，元因子在垂直于振子轴的平面内方向图恒为一个圆。故可用改变天线架设高度H/λ来控制垂直平面内的方向图。(2)无论H/λ为

11、何值，沿地面方向（即Δ=0°方向）均无辐射。这是由于天线与其镜像在该方向的射线行程差为零，且两者电流反相，因而辐射场互相抵消。双极天线不能用作地波通信。垂直平面方向图的特点：(3)当H/λ≤0.25~0.3时，最大辐射方向在Δ=90°，在Δ=60°～90°范围内场强变化不大，即此时天线具有高仰角辐射性能，称之为高射天线，通常应用在0～300km内的天波通信中。(4)当地面不是理想导电地时，不同架设高度的天线在垂直平面内的方向图的变化规律与理想导电地基本相同，只是场强最大值变小，最小值不为零,最大辐射方向稍有偏移。不同地质对水平振子

12、方向性影响不大。垂直平面方向图的特点：在架设天线时，应使天线的最大辐射仰角Δm1等于通信仰角Δ0。根据通信仰角Δ0就可求出天线架设高度H，即当双极天线用作天波通信时，工作距离愈远，通信仰角Δ0愈低，则要求天线架设高度越高。(5)当H/λ>0.3时，最强辐射方向不止一个，H/λ越高，波瓣数越多，靠近地面的第一波瓣Δm1越低。第一波瓣的最大辐射仰角Δm1垂直平面方向图的特点：2）水平平面方向图水平平面方向图就是在辐射仰角Δ一定的平面上，天线辐射场强随方位角φ的变化关系图。方向函数是地因子与元因子的乘积:(1)双极天线水平平面方向图与架

13、高H/λ无关。因为当仰角一定而φ变化时，直射波与反射波的波程差不变，镜像的存在只影响合成场的大小。(2)水平平面方向的形状取决于l/λ，方向图的变化规律与自由空间对称振子的相同，一般应选择天线长度l/λ≤0.7。(3)仰角越大时，水平平面方向性越不