天线基础知识(全)

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1、《天线与电波传播》10/3/20211Dept.PEEHefeiNormalUniversity张忠祥10/3/20212Dept.PEEHefeiNormalUniversity教材：《天线与电波传播》王增和卢春兰钱祖平等编著机械工业出版社参考书：《天线原理》2003年7月第一版主编：江贤祚出版社：北京航空航天大学出版社《Antennas:ForAllApplications》1993年第一版主编：JohnD.Kraus出版社：theMcGraw-HillCompanies出版时间：2002《天线》编著：[美]JohnD.Kra

2、usRonaldJ.Marhefka出版社：电子工业出版社2004年4月第一版《RadioPropagationforModernWirelessSystems》编著：[美]JohnD.Kraus出版社：电子工业出版社RonaldJ.Marhefka2002年8月第一版天线与电波传播10/3/2021Dept.PEEHefeiNormalUniversity3第1章天线基础知识第2章窄带天线第3章宽带天线第4章口径天线第5章天线新技术第6章电波传播概论10/3/2021Dept.PEEHefeiNormalUniversity41

3、.1天线概述什么是天线？天线是任何无线电系统的基本组成部分天线是一种用来发射或者接收电磁波的器件天线是将传输线中的导行电磁波转化为空间电磁波IEEE：发射或者接收系统的一部分，为发射或者接收电磁波而设计发射天线的作用是将发射机的高频电流（或波导系统中的导行波）的能量有效地转换成空间的电磁能量。而接收天线的作用则恰恰相反。因此天线实际上是一个换能器。高频电流高频电流发射机发射天线接收机接收天线Wave10/3/20215Dept.PEEHefeiNormalUniversity天线的作用发射天线应能使电磁波的能量集中辐射到所规定的方

4、向或区域内，并抑制对其它不需要方向或区域的辐射。接收天线应对某个方向的来波接收最强，而抑制其它方向来波的干扰。也就是说天线应该有一定的方向性。发射天线接收天线wave避免能量损耗防止干扰10/3/20216Dept.PEEHefeiNormalUniversity天线的作用10/3/2021Dept.PEEHefeiNormalUniversity7天线的方向性10/3/2021Dept.PEEHefeiNormalUniversity8天线的方向性10/3/2021Dept.PEEHefeiNormalUniversity9D=

5、0.32λ,S=0.25λ,N=10天线的方向性10/3/2021Dept.PEEHefeiNormalUniversity10频段2音频8基低频4低频（VF)）（VLF）（LF）5中频（MF）6高频7甚高频8特高频9超高频10极高频（HF）（VHF）（UHF）（SHF）（EHF）11121314超长波长波中波超短波分米波厘米波毫米波3Hz30Hz300Hz3kHz30kHz300kHz3MHz30MHz300MHz3GHz30GHz300GHz3THz30THz300THz105km104km103km102km10km1km1

6、00m10m1m10cm1cm1mm100µ10µ1µ（公里）（米）（厘米）（毫米）（微米）短波（VLW）（LW）（MW）（SW）（VSW）（米波）音频雷达频率微波频率红外视频无线电电磁频谱无线电广播、通信、遥测、遥控以及导航等无线电系统都是利用无线电波来传递信号的，而无线电波的发射和接收都通过天线来完成。因此天线设备是无线电系统中重要的组成部分。图1.和图2.指出了天线设备在两种典型的无线电系统中的地位。10/3/2021Dept.PEEHefeiNormalUniversity11无线电系统中的应用①天线应能将导波能量尽可能多

7、地转变为电磁波能量。这首先要求天线是一个良好的电磁开放系统,其次要求天线与发射机或接收机匹配。②天线应使电磁波尽可能集中于确定的方向上,或对确定方向的来波最大限度的接受,即天线具有方向性。③天线应能发射或接收规定极化的电磁波,即天线有适当的极化。④天线应有足够的工作频带。10/3/2021Dept.PEEHefeiNormalUniversity12天线功能由麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场产生变化的磁场，而变化的磁场又产生变化的电场，这样就产生了电磁波。如广播电台声电电磁波发射电视台声光电电磁波发射10/3/202113Dept

8、.PEEHefeiNormalUniversity天线的理论基础最早的发射天线是赫兹在1887年为了验证麦克斯韦根据理论推导所作关于存在电磁波的预言而设计的。它是两个约为30厘米长、位于一直线上的金属杆，其远离的两端分别与两个约40厘米2的正方形金