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1、天线原理与设计复习绪论一、辐天线的作用与基本特征1、作用：电磁能量转换定向辐射（接收）电磁能量，收发可逆2、分类3、天线的分析方法：矩量法、几何绕射法、平面波谱展开法、有限元、时域有限差分法等4、天线的辐射特性：●方向图函数F()θ：表示天线在各个方向上辐射场的相对大小。E面：通过天线最大辐射方向并平行于电场矢量的平面；H面：通过天线最大辐射方向并平行于电场矢量的平面。●主瓣宽度2ϕ：描述天线波束在空间的覆盖范围。0.5方向图上两个半功率点（场强下降到最大值的0.707倍处或分贝值从最大值下降到3dB对应的
2、两点）之间的夹角●副瓣电平SLL：副瓣最大模值与主瓣最大模值之比EimaxSLL=20log(dB)iEmax●给定某天线辐射电磁场E、H1*坡印亭矢量WEH=×21*辐射功率Pd=⋅Ws=×EHn⋅ˆdsrww∫∫ss∫∫2●方向性系数D：是表征天线辐射能量集中程度的参数。定义1：相同辐射功率P条件下，某天线在给定方向上的辐射强度rU(θ00,ϕ)与理想点元天线在同一方向射强度U000(θ,ϕ)的比值。U()θ00,ϕD()θϕ00,=(a)U000()θ,ϕ定义2：在某方向产生相同电场强度的条件下，理想
3、电源辐射功率ProPro与某天线的输入功率P的比值。即：D()θϕ,=r00Pr24,πθϕf(00)具体表达式：D()θϕ,=002ππ2∫∫dfϕ()θϕ,sinθθd001●增益G：定义1：相同输入功率P条件下，某天线在给定方向上的辐射强度inU(θ00,ϕ)与理想点元天线在同一方向辐射强度U000(θ,ϕ)的比值。U(θ00,ϕ)G()θϕ00,=；(b)U000()θ,ϕ定义2：在某方向产生相同电场强度的条件下，理想电源的输入功Poin率P与某天线的输入功率P的比值。即：G()θϕ,=oinin0
4、0Pin与方向性系数的关系：GD(θ,,ϕηθϕ)=()00a00何谓理想点源天线？试述方向性系数定义式(a)与增益定义式(b)的不同。●极化，输入阻抗Z、频带宽度Δf，有效面积和长度S、L，天线inee效率η。a圆极化天线的辐射电场有哪些分量，它们之间满足何关系？什么是交叉极化？何谓极化匹配和阻抗匹配？收发天线之间的极化失配因子。天线有效面积和有效长度公式。●天线与发射机、接收机的等效电路。何谓共扼匹配？简述若不计天线损耗，则共轭匹配时天线的辐射功率只有信号源所能供给的总功率的一半。简述如果不计天线热损耗
5、，共轭匹配时要使天线截获到的功率的一半传送给接收机，则天线必定要将另一半散射掉。二、主要参量（定义、计算）方向性—D、G，阻抗—Z,Z，带宽Δf，极化，主瓣宽度2ϕ，inr0.5副瓣电平SLL，方向图F()θ第一章天线方向图一、单元天线包括：元天线、对称振子、单行波、单驻波天线1、有限尺寸天线的场区划分和分析方法23感应近场区：00≤≤rD.62/λ32辐射近场区：0.62Dr/λ≤≤2D/λ2远场区：2/Drλ≤≤∞2、已知电流分布I(z)，求辐射场E，其分析方法和步骤。3、方向性系数D(θϕ,)(D),
6、由Ff(θ,,,ϕθ)(ϕ)求D的公式。0(第一章习题6)4、对称振子方向图函数(z轴放置)cos()βllcosθβ−cosf()θ=sinθx轴和y轴放置时又如何表示：cos(πθcos/2)■半波天线:方向图函数F()θ=sinθo主瓣宽度27ϕ=80.5方向性系数D=1.642.15(dB)辐射阻抗Z=73.1+Ωj42.5()r2βlλ有效长度L=tan()=eβ2π22有效面积η0Le2λλλS==≈0.13λ=×e48R24ro元天线:F(θ)=sinθ,29ϕ=0，D=1.51.76(dB)
7、，0.5dz2R=80π22()，2βlη0Le32Ll≈⋅=，S==λreeλβ248Rrπ分析对称振子天线的已知条件是什么？对称振子天线上的正弦电流分布是基于什么原理得到的？正弦电流分布I()zI=−−sin[(
8、
9、)],βlzlz≤≤lm三角形电流分布I()zI=−(1
10、
11、/),zllz−≤≤lm−jzβ′单行波天线上的电流分布I()zI=e,0≤≤zl03不同电流分布对方向图的影响。二、天线阵掌握基本分析方法。条件是阵列中各单元为类型相同、尺寸相同的天线。分析阵因子时可把单元天线看作是理想点源天线。
12、1、二元阵阵因子(阵轴为z轴)−j/2ψψj/2fe(,)θϕψ=+me,=βdcosθ−αa阵轴为x和y轴时的二元阵阵因子如何表示。ψβαd等副激励(m=1)二元阵f(,)θϕ==2cos()2cos(cosθ−)a222βd■等幅同相：(α==0,mf1),=2cos(cos)θ；122βd■等幅反向：(,1α==πθmf),2=sin(cos)；122■形成心脏形方向图的二元阵阵因子：πλπ(,αθ=±md
