天线技术的发展及应用

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1、电磁场与电磁波小论文题目：天线技术的发展及应用院系：电气院专业：14级电信2班姓名：XXXX学号：xxxxxxxx天线技术的发展及应用天线（antenna)是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介（通常是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接

2、收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。一、天线技术发展史最早的发射天线是H.R.赫兹在1887年为了验证J.C.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的正方形金属板相连接，靠近的两端分别连接两个金属球并接到一个感应线圈的两端，利用金属球之间的火花放电来产生振荡。当时，赫兹用的接收天线是单圈金属方形环状天线，根据方环端点之间空隙出现火花来指示收到了信号。G.马可尼是第一个采用大型天线实现远洋通信的，所用的发射天线由30根下垂铜线组成，顶

3、部用水平横线连在一起，横线挂在两个支持塔上。这是人类真正付之实用的第一副天线。自从这副天线产生以后，天线的发展大致分为四个历史时期。（1）线天线时期在无线电获得应用的最初时期，真空管振荡器尚未发明，人们认为波长越长，传播中衰减越小。因此为了实现远距离通信，所利用的波长都在1000米以上。在这一波段中，显然水平天线是不合适的，因为大地中的镜像电流和天线电流方向相反，天线辐射很小。此外，它所产生的水平极化波沿地面传播时衰减很大。因此，在这一时期应用的是各种不对称天线，如倒L形、T形、伞形天线等。由于高度受到结构上的限制，这些天线的尺寸比波长小很多，

4、因而是属于电小天线的范畴。这一时期除抗衰落的塔式广播天线外，还设计出各种水平天线和各种天线阵，采用的典型天线有偶极天线、环形天线、长导线天线、同水平天线、八木天线、菱形天线和鱼骨形天线等。这些天线比初期的天线有较高的增益、较强的方向性和较宽的频带，后一直得到使用并经过不断改进。在这一时期，天线的理论工作也得到了发展。5（2）面天线时期虽然早在1888年赫兹就首先使用了抛物柱面天线，但由于没有相应的震荡源30年代才随着微波电子管的出现陆续研制出各种面天线。这时已有类比于声学方法的喇叭天线、类比于光学方法的抛物反射面天线和透镜天线等。这些天线利用波

5、的扩散、干涉、反射、折射和聚焦等原理获得窄波束和高增益。第二次世界大战期间出现雷达，大大促进了微波技术的发展。在面天线有较大发展的同时，线天线理论和技术也有所发展，如阵列天线的综合方法等。（3）从第二次世界大战结束到50年代末期微波中继通信、对流层散射通信、射电天文和电视广播等工程技术的天线设备有了很大发展，建立了大型反射面天线。这时出现了分析天线公差的统计理论，发展了天线阵列的综合理论等。1957年美国研制成第一部靶场精密跟踪雷达AN/FPS-16，随后各种单脉冲天线相继出现，同时频率扫描天线也付诸应用。在50年代，宽频带天线的研究有所突破，

6、产生了非频变天线理论，出现了等角螺旋天线、对数周期天线等宽频带或超宽频带天线。（4）50年代以后人造地球卫星和洲际导弹研制成功对天线提出了一系列新的课题，要求天线有高增益、高分辨率、圆极化、宽频带、快速扫描和精确跟踪等性能。从60年代到70年代初期，天线技术的发展空前迅速。一方面是大型地面站天线的修建了改进；另一方面，沉寂了将近30年的相控阵天线由于新型移相器和电子计算机的问世，以及多目标同时搜索与跟踪等要求的需要，而重新受到重视并获得了广泛应用的发展。到70年代，无线电频道的拥挤和卫星通信的发展，反射面天线的频率复用、正交极化等问题和多波束天

7、线开始受到重视；无线电技术向波长越来越短的毫米波、亚毫米波，以及光波方向发展，出现了介质波导、表面波和漏波天线等新型毫米波天线。这一时期天线作为无线电通讯的发射和接收设备，直接影响电波信号的质量，因而，天线在无线电通讯中占有极其重要的地位。二、天线的分类①按工作性质可分为发射天线和接收天线。发射天线：在无线电设备中用来发射电磁波的部件5接收天线：在无线电设备中用来接收电磁波的部件一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。②按用途可分为通信天线、广播天线、电视天线、雷达天线等。③按方向性可分为全向天线和定向天线等。全向

8、天线：即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性。一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。全向天线在通信系统中一般应用距离近，覆盖范