第1章__天线基础知识ppt课件.ppt

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1、上次课内容回顾1、发射天线的电参数2、互易定理3、接收天线的电参数有效接收面积、等效噪声温度方向函数、方向图、方向图参数、方向系数、天线效率、增益系数、天线极化、有效长度、输入阻抗与辐射阻抗、频带宽度第1章天线基础知识本次课主要内容1．4对称振子1．5天线阵的方向性对称振子的辐射场方向图乘积定理（重点）应用实例对称振子的输入阻抗1.4对称振子定义：对称振子是中间馈电，其两臂由两段等长导线构成的振子天线。图1―4―1对称振子结构及坐标图极化方式：线极化振子总长度：L=2l第1章天线基础知识图1―4―2对称振子电流分布第1章天线基础知识其中：Ｉm为电流波腹点的复振幅k=2π/λ为振子

2、电流的相移常数理论与实验证实，对称振子电流近似正弦分布第1章天线基础知识图1―4―3对称振子辐射场的计算1.4.2对称振子的辐射场将对称振子分成无限多电流元，对称振子的辐射场就是所有电流元辐射场之和。第1章天线基础知识由于r-r′=zcosθ<

3、φ无关，其方向图为圆。辐射场的方向性不仅与θ有关，也和振子的电长度有关。对称振子以波腹电流归算的E面方向函数为第1章天线基础知识归一化方向函数：半波振子(l=0.25λ，2l=0.5λ)最具有实用性，它广泛地应用于短波和超短波波段，它既可以作为独立天线使用，也可作为天线阵的阵元，还可用作微波天线的馈源。第1章天线基础知识图1―4―4对称振子E面方向图第1章天线基础知识图1―4―5对称振子的方向系数与辐射电阻随一臂电长度变化的图形第1章天线基础知识（1―4―6）方向系数为D=1.64（1―4―8）将l=0.25λ代入式（1―4―5）可得半波振子的方向函数其E面波瓣宽度为2θ0.5E

4、=78°辐射电阻为Rr=73.1Ω（1―4―7）半波振子比电基本振子的方向性稍强一点。第1章天线基础知识1.4.3对称振子的输入阻抗精确分析方法：求解振子电流分布（复杂）工程分析方法：等效传输线法（简便实用）等效传输线法：将对称振子等效为终端开路长线，然后用修正后的输入阻抗公式计算对称振子的输入阻抗。第1章天线基础知识对称振子与终端开路双导线二者区别：（1）平行双导线特性阻抗均匀不变，对称振子特性阻抗沿线变化。（1―4―9）双线间距导线半径（2）传输线为能量传输系统，对称振子为辐射系统。第1章天线基础知识图1―4―6对称振子平均特性阻抗的计算(a)均匀双线；(b)对称振子第1章

5、天线基础知识对称振子可看作是由长为l的开路平行双导线构成，但需要修正两点：1．用平均特性阻抗来代替对称振子的特性阻抗。（1―4―10）２．将对称振子的辐射功率等效为电阻损耗，均匀分布在天线臂上。第1章天线基础知识对称振子最终可以等效为：单位长度损耗电阻为：（1―4―11）β为传输线的相移常数：（1―4―12）式中一段具有平均特性阻抗的有耗传输线第1章天线基础知识（1―4―13）输入阻抗为（1―4―14）衰减常数为第1章天线基础知识图1―4―7对称振子的输入阻抗曲线第1章天线基础知识末端效应：由于振子末端具有较大的端面电容，末端电流实际上不为零，使得振子的等效长度增加，相当于波长缩

6、短。这种现象称为末端效应。显然,天线越粗，波长缩短现象愈严重。波长缩短系数：通常由实验测定。如将β=nk代入衰减常数和输入阻抗计算公式，则较细的对称振子的输入阻抗计算将更为准确。第1章天线基础知识1.5天线阵的方向性天线阵：将若干个单元天线按一定方式排列而成的天线系统。天线阵类型：直线阵、平面阵、立体阵。相似元：各阵元的类型、尺寸相同，架设方位相同。天线阵的辐射场是各单元天线辐射场的矢量和。第1章天线基础知识1.5.1二元阵的方向性1.方向图乘积定理图1―5―1二元阵的辐射天线的电流关系为m：电流振幅比ξ：电流相位差第1章天线基础知识对于远区辐射场而言，在可以认定它们到观察点的电

7、波射线足够平行的前提下，两天线在观察点P(r1,θ,φ)处产生的电场矢量方向相同，且相应的方向函数相等。式中第1章天线基础知识选取天线1为相位参考，则观察点处的合成场为在上式中，令r1–r2=Δr，则Ψ=ξ+k(r1-r2)=ξ+kΔr（1―5―5）电流相位差波程相位差若忽略传播路径不同对振幅的影响，则第1章天线基础知识f(θ,φ)=f1(θ,φ)×fa(θ,φ)（1―5―8）元因子阵因子其中fa(θ,φ)=

8、1+mejΨ

9、（1―5―9）于是E(θ,φ)=E1(θ,φ)(1+me