《偶极子天线》PPT课件.ppt

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1、第四章偶极子天线（对称振子）第一节偶极子天线上的电流分布赫芝偶极子，电流元：短偶极子：有限长度偶极子：偶极子天线，对称振子偶极子天线是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波偶极子可简单地独立使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波偶极子天线组成天线阵。标准半波偶极子天线实际偶极子天线用于电视接收用于宽带通信一、偶极子天线偶极子天线（对称振子）：中点断开并接以馈电源的线性导体。半波偶极子天线（对称振子）：每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的天线。辐射源：在馈电电源作用下，在偶极子天线振

2、子上所建立的电流。2alZIz二、偶极子天线上的电流分布假设：，这时可忽略端面电流，即只有纵向电流；，忽略间隙内的位移电流所产生的辐射场。结论：当时，偶极子天线上的电流分布接近于正弦函数分布；当时，偶极子天线上的电流分布近似为：几种典型偶极子天线上的电流分布偶极子天线上电流分布的特点振子的终端始终是电流的波节；离终端/4处为电流的波腹，再经/4处为电流波节，依次重复；在振子上的电流经过零值时，电流相位改变1800；振子输入端的电流值由电长度l/决定；振子两臂相对应点的电流相等。第二节偶极子天线的辐射

3、场和方向性函数一、偶极子天线的辐射场在天线振子上取一小段，认为上电流分布是均匀的，则所产生的场为：天线在M点产生的场是无数在M点产生的场的积分：代入：得：M点离振子很远，但不成立，又振幅值：上式的适用条件：二、偶极子天线的方向性函数由可知:1）与无关，因此偶极子天线在赤道面内轴向对称，方向性图为一圆；2）与有关，说明偶极子天线在子午面内的方向性与有关；其方向性取决于;当时，当时，当时，半波偶极子天线（）和电流元的方向性图比较半波偶极子天线（）在子午面内的方向性图偶极子天线（）在子午面内的方向性图各种不同长度

4、的偶极子天线在子午面内的方向性图3）任何长度的偶极子天线在轴向无辐射；4）当时，随着增大，波瓣越来越尖锐，且只有主瓣，主瓣垂直于振子轴；5）当后，出现旁瓣；时，主瓣消失；6）当继续增大时，主瓣将变得更窄，并且旁瓣的数目将波浪式地增多。1）时，天线振子上下两臂的电流同相。但行程差引起的相位差却存在，这使电场叠加后产生方向性；2），相位差为0，同相叠加得到更大值；3）当时，振子上出现反向电流。场强叠加时，不仅要考虑行程差，还要考虑电流的相位差所引起的场强的相位差，其结果出现旁瓣；方向性的变化归根到底是由电流分布

5、的变化引起的:4）当继续增大时，振子上有反向电流的线段增加，主瓣相对减小，旁瓣相对增大；5）时，正向电流与反向电流都占据一个波长，主瓣消失。第三节偶极子天线的辐射功率和辐射阻抗一、偶极子天线的辐射功率把偶极子天线的辐射场的表达式代入求辐射功率的通式，即可得到对称振子的辐射功率：二、偶极子天线的辐射电阻根据辐射电阻的定义，有：式中，c=0.5772欧拉常数辐射电阻与电长度有关，而与振子的半径无关。半波偶极子天线：全波偶极子天线：三、偶极子天线的辐射阻抗当考虑近区场时，辐射功率既有实部，又有虚部。实部产生辐射场

6、，虚部产生储能场。对应地，辐射阻抗为：第四节偶极子天线的输入阻抗输入阻抗:天线的输入电压与输入电流之比。一、输入阻抗的定义二、输入阻抗的求解测量得到由辐射阻抗求输入阻抗由等效传输线法求输入阻抗由辐射阻抗求输入阻抗振子的输入阻抗：辐射功率：设振子没有损耗，则设天线振子上的电流近似按正弦规律分布，则即：注：上式不适用的对称振子。这时，利用等效传输线法求输入阻抗步骤：1）求出电流按正弦分布并以波腹点为参考的辐射电阻：2）将辐射功率等效为振子上的欧姆损耗，这损耗均匀分布在振子上：3）将振子等效为单位长度有损耗电阻的

7、终端开路传输线，则：又，4）用计算传输线输入阻抗的方法求振子的输入阻抗：无损耗对称振子的平均阻抗为：所以，对称振子的等效特性阻抗为：称为对称振子的等效衰减常数。当不考虑导线本身的电阻时，偶极子天线的输入阻抗为：当和时，三、偶极子天线输入阻抗的特点总结当时，较小，呈容性；当时，；当时，呈感性；当时，最大；当l继续增大，对称振子的输入阻抗重复上述规律，只是和逐渐减小。第五节偶极子天线的谐振长度和通频带一、偶极子天线的谐振长度天线谐振：当天线的输入电抗为零时，称天线发生了谐振。偶极子天线的谐振长度：天线发生谐振

8、时的长度。偶极子天线的缩短效应：对称振子的长度小于/4整数倍的现象。偶极子天线的缩短效应原因：天线的终端集中了过多的电力线。iiii二、偶极子天线的通频带定义：满足馈线上电压驻波比不超过某个值所对应的两个边界频率之差，称为通频带。先求当天线发生谐振时，例:若规定与半波偶极子天线相连的馈线中的电压驻波比不超过5.83，求此天线的通频带。解：设发生谐振时，天线的输入电阻为，驻波比为5.83时对应的输入电抗为，则