天线原理与设计ppt课件.ppt

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1、天线原理与设计阮成礼电子科技大学8/30/20211UESTC主要内容开拓电磁波资源频带宽度的定义超宽带天线原理天线的电磁理论基础电小天线、Hertz偶极子对称振子8/30/20212UESTC电磁波谱电磁频谱是一种有限的电磁波资源。高端受量子理论和黑子辐射理论限制，有一个上限；电磁频谱的低端受天线辐射能力的限制，有一个下限。LFHFUHFX射线紫外光可见光mmw红外微波30THz30GHz30MHz30kHz33as33fs33ps33ns33μs10nm10μm1cm10m10km周期频率波长8/30/20213UES

2、TC电磁波资源电磁波资源频域电磁波资源从HF～THz～到γ射线,得到充分开发了,已经非常非常拥挤了!时域电磁波资源是尚待开发的电磁波资源!8/30/20214UESTC频带宽度的定义任何一个电子系统都占有一定的频谱资源，即一定的频带宽度。频谱资源已经非常拥挤了。雷达通信电视频带宽度的概念有两类：一类是绝对带宽，另一类是相对带宽。8/30/20215UESTC绝对带宽fl为低端频率：即在f

3、f0=(fl+fh)/2，是高低端频率的算术中值；是几何中值。绝对带宽：8/30/20216UESTC相对带宽-分数带宽分数带宽：在通信领域常用的相对带宽指系统绝对带宽与中频之比。BW1取值范围为0≤BW1≤2。8/30/20217UESTC相对带宽-百分比带宽百分比带宽：BW2取值范围为0≤BW2≤1。这个定义常用在超宽带领域。8/30/20218UESTC相对带宽-高低频之比带宽高低频之比带宽：BW3取值范围1≤BW3≤∞，这个定义也常用在超宽带领域。8/30/20219UESTC相对带宽-倍频程带宽倍频程带宽：BW4

4、取值范围0≤BW4≤∞，倍频程带宽BW4一般也是用在超宽带领域。8/30/202110UESTC相对带宽-相对带宽之间的关系定义BW1BW2BW3BW4BW112BW2BW2BW1/21BW3fh/ft12BW4BW4ln(fh/ft)/ln2ln(BW3)/ln21UWB：BW3≥28/30/202111UESTC各相对带宽的取值比较点频窄带倍频程超宽带BW1010%50%2/3，6/514/9,30/17，2（n-1）/(n+1)2BW205%25%1/3，3/57/9,15/17，（n-1）/(n+1)1BW311.

5、10531.66672，48,16,n,∞BW400.14440.7371，23,4,ln(n)/ln2,∞8/30/202112UESTC天线带宽天线辐射能力与天线电长度和结构形式有关。有限尺寸天线的频带宽度总是有限的。在工作频段内,关心的天线参数（辐射方向图、输入阻抗、极化特性、相位中心、等等），保持在允许的范围内，可以定义为天线带宽。有很多类型得超宽带天线，它们在结构上有共同性，这就是“超宽带天线原理”。8/30/202113UESTC超宽带天线原理—角形结构天线理论模型：无限长、天线结构与径向坐标无关、从顶点馈电。

6、和无限长传输线一样，其输入阻抗与频率无关。角形结构天线辐射的是TEM波。角形结构的天线有双锥天线、V-锥天线、螺旋天线、Bow-tie天线等。8/30/202114UESTC角形结构天线双圆锥天线V-锥天线8/30/202115UESTC自补结构天线互补天线就像照片的正负片一样，把金属换成介质（大气），把介质换成金属就得到其互补结构，互补天线的输入阻抗就为。自补结构：天线与其互补天线结构相同，称为自补8/30/202116UESTC自补天线着色区域位金属，未着色区域为介质张角为90度。V-锥天线V-锥形槽天线8/30/20

7、2117UESTC自相似天线自相似性：局部与整体相似（分形几何学）。天线结构上具有自相似性（角形结构的双锥天线、v-锥天线、对数周期天线、螺旋天线都有自相似性）。典型代表是分形天线。已利用分形几何改善天线的辐射特性，提高辐射电阻，扩展天线带宽。8/30/202118UESTC自相似分形天线Sierpinski分形天线Koch分形天线8/30/202119UESTC增大电流辐射面积增大导电电流面积，用较厚较粗的金属材料。例如，双锥天线是加粗了的对称振子天线，它的辐射面积比一般的偶极子天线大得多，也比V-锥天线的辐射面积大，所

8、以它的辐射电阻比偶极子天线小和V-锥天线大，V-锥天线输入电抗比偶极子天线小。8/30/202120UESTC双锥天线是加粗了的对称振子天线8/30/202121UESTC补偿与加载根据天线的传输线模型，应用传输线方法对天线进行补偿和加载。各种偶极子形式的电小天线都有相似的特性（利用Papas和King