资源描述：
《chap3接收天线理论ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第三章接收天线理论3.1发射天线与接收天线的互易性天线接收电磁能量的物理过程是：天线在外场作用下激励起感应电动势，并在导体表面产生电流，该电流流进天线负载ZL(接收机)，使接收机回路中产生电流。所以，接收机是一个把空间电磁波能量转换为高频电流能量的能量转换装置。其工作过程恰好是发射天线的逆过程.通常采用互易原理方法，它是利用收发天线的互易性，从发射天线的性能直接导出接收天线的性能。这种方法是分析接收天线的最简洁、最有普遍意义的方法。这里主要介绍这种方法。一般情况下，接收天线与发射天线相距很远，作用在接收天线上的电磁波可认为是平面波。设有两个任意放置的天线1和2，彼此之间相距足够远，处于各向
2、同性的无界均匀媒质中，除两天线外没有其它场源，如图所示。天线1(发射)电波传播方向天线2(接收)天线1(接收)电波传播方向天线2(发射)按互易定理天线1上若加有电压U1,则天线1的阻抗电源的内阻此电流产生于天线2处的电场为将电流代入后,有假使在天线2上加电压U2,则相应的公式是将电压的表达式代入互易定理,可得或者写成等号左边完全由表征天线1的参量组成；等号右边完全由表征天线2的参量组成。既然等号的两边分别属于某一天线，而该天线又可以是任意的，对任意形式的天线，应恒等于一个常数.所以有常数天线输入阻抗电源内阻抗归一化方向图函数实效长度外电场输入端感应电流改写上式有以元天线为例El来波方向(1
3、)(2)确定常数C设基本振子长度为2l，来波方向与振子轴夹角为，如图所示。振子表面切向电场为Esin，则感应电动势为当基本振子作发射时有，F(,)=sin,le=2l通过比较公式(2),(3)有C=1(3)讨论:a.在公式(1)中,I是外电场引起的感应电流,把UA看成外电场引起的感应电势,则ZA+ZL可视为天线用作接收时的阻抗ZA接收天线接收端的负载阻抗ZL,所以天线的阻抗ZA用作发射和接收相同.有(4)ZLUAZAb.接收天线的方向图是指接收天线对不同的来波的感应电势UA的大小变化,由公式(4)可知,此变化关系就是发射天线的方向图F(,),即天线的方向图用作发射与接收也相
4、同.c.接收天线实效长度的定义是:以此长度乘上最大接收方向的来波电场可得感应电势,因为元天线的F(,)=1,所以接收天线的实效长度le等于发射天线的实效长度.与发射天线一样，我们可采用一些参数(如极化、方向性系数、增益、输入阻抗等)来描述接收天线的性能。这些参数和它用作发射天线时是一致的。即天线的收发具有互易性。当然，接收天线也有别于发射天线，如回路承受功率小，结构上的不同特点，以及噪声问题等。3.2接收天线的等效电路,最大输出功率与实效面积由公式(1)接收天线的等效电路图为:ZLUAZA令则最大输出功率在下列条件下得到1.最大接收功率(天线用作接收时的阻抗数值上等于天线用作发射时的输
5、入阻抗)接收功率为:2.实效面积外来波的玻印廷矢量接收天线的实效面积,代表接收天线吸取外来电波能量的能力注意a.天线安放在能够吸取最大能量的方向,b.负载与天线匹配ab考虑最大辐射方向由定义可见，有效面积代表接收天线吸收同极化的外来电磁波的能力。换言之，接收天线所接收到的功率可以看成是具有面积为S的口面所吸收入射电磁波的能流。接收天线某个方向上的有效面积定义为：天线的极化与来波极化完全匹配以及负载与天线阻抗共轭匹配的最佳状态下，天线在该方向上所接收的功率与入射电磁波能流密度之比.元天线半波天线3.3阻抗失配与极化失配接收天线能获得的最大接收功率为这一公式是在假定接收天线的极化与来波极化匹配
6、，且接收天线的的阻抗与负载阻抗共轭匹配情况下得到的。实际上这两种匹配均难以做到，这就使接收天线接收的功率降低，对应的有效面积减小。引入阻抗失配和极化失配因子，则接收天线实际接收功率为根据传输线理论为了使接收天线能从外来电磁波中吸收最大能量，它的极化应与外来电磁波的极化相同。例如用垂直极化天线接收垂直极化天线发射的信号；用水平极化天线接收水平极化天线发射的信号；用右旋圆极化天线接收右旋圆极化天线发射的信号等。极化失配因子的计算需视天线极化与来波极化的具体情况而定，总的原则是：天线不能接收与其极化正交的来波极化分量。如线极化天线不能接收来波中与其极化方向垂直的极化分量；圆极化天线不能接收来
7、波中与其旋向相反的圆极化分量。在一般情况下，若接收天线和来波的极化椭圆的轴比分别为v1和v2，两长轴间夹角为，则极化失配因子为任何椭圆极化波可以看成是由旋转方向相反的两个圆极化波所合成,所以有发射天线极化椭圆所分解得的右旋圆极化波和坐旋圆极化波的幅度接收天线极化椭圆所分解得的右旋圆极化波和坐旋圆极化波的幅度天线1天线2极化失配系数垂直极化垂直极化1垂直极化水平极化0垂直极化圆极化(右旋)1/2圆极化(右旋)圆极化(左
