第1章--天线基础知识.ppt

《第1章--天线基础知识.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、上次课内容回顾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应用实例对称振子的输入阻抗第1章天线基础知识本次课主要内容1．5均匀直线阵1．6对称振子阵的阻抗特性均匀直线阵阵因子均匀直线阵的应用1．7无限大理想导电反射面对天线电性能的影响1.5.2均匀直线阵定义：所有单元天线结构相同，并且等间距、等幅激励而相位沿阵轴线呈依次递增或递减的直线阵。构成要素：1、N个相同振元排列在一条直线上2、各振元的电流关系为In=In-1ejξ(n=2,3,…,N)3、相邻元的间距相等(均为d)第1章天线基础知识图1―5―13均匀直线阵坐标图N个天线

2、元沿y轴排列，且间距相等，电流激励为In=In-1ejξ(n=2,3,…，N)第1章天线基础知识设单元天线1为相位参考点，当电波射线与阵轴线成δ角度时，相邻阵元在此方向上的相位差为（1―5―13）N元均匀直线阵的阵因子为（1―5―14）第1章天线基础知识（1―5―15）（1―5―16）归一化方向函数为：此式是一等比级数求和，其值为：第1章天线基础知识图1―5―14均匀直线阵的通用方向图Fa(Ψ)～Ψ第1章天线基础知识归一化阵因子特点：（1）Fa(Ψ)是Ψ的周期函数，周期为2π；（2）Ψ=2mπ时，Fa（Ψ）取得最大值；（3）N越大，方向性越强，但副

3、瓣也越多。第1章天线基础知识由于0≤δ≤π，所以-kd+ξ≤Ψ≤kd+ξ称为可视区天线辐射为了保证能量集中，应该避免出现栅瓣。应正确选择d,使栅瓣落入不可见区。栅瓣：最大值与主瓣相同的波瓣。第1章天线基础知识主瓣、副瓣、零点位置1．阵因子有1个最大值（主瓣），发生在Ψ=０、2π处。２．阵因子有N－2个极大值（副瓣），发生在分子为1的条件下。第1章天线基础知识３．阵因子有N－1个零点，发生在分子为零而分母不为零时。第1章天线基础知识【例题1―5―4】设有一个五元均匀直线阵，间隔距离d=0.35λ，电流激励相位ξ=π/2，绘出均匀直线阵阵因子方向图，同

4、时计算极坐标方向图中的第一副瓣位置和副瓣电平、第一零点位置。解相位差第1章天线基础知识可视区：–0.2π≤Ψ≤1.2π（–360）（2160）归一化阵因子为第1章天线基础知识第一副瓣：Ψm1=3π/5，代入Ψ（δ）解得副瓣电平：第一零点：解得第1章天线基础知识图1―5―15阵因子方向图(a)在可视区内的F(Ψ);(b)F(δ)的极坐标方向图第1章天线基础知识当间隔距离加大时，可视区变大，栅瓣出现。栅瓣会造成天线的辐射功率分散，或受到严重干扰。2.均匀直线阵的应用1）边射阵（侧射阵）最大辐射方向：垂直于阵轴线（δmax=π/2）条件：ξ=0，Ψ=kd

5、cosδ第1章天线基础知识防止栅瓣出现的条件是可视区的宽度ΔΨmax=

6、Ψ(δ=0)–Ψ(δ=π)

7、=2kd有一定的限制。（1―5―20）对于边射阵，要求第1章天线基础知识图1―5―16边射阵方向图五元阵实例第1章天线基础知识图1―5―17边射阵阵因子极坐标方向图结论：阵元数越多，间隔距离越大，边射阵主瓣越窄，副瓣电平也就越高。第1章天线基础知识（1―5―21）各阵元的电流相位沿最大辐射方向依次滞后kd。条件：ξ+kdcos0=0或ξ+kdcosπ=0，即2）普通端射阵最大辐射方向：沿天线阵的阵轴线（即δmax=0或π）第1章天线基础知识图1―5―

8、18普通端射阵实例第1章天线基础知识当d给定后，δmax将随ξ的变化而变化。连续地调整ξ，可以让波束在空间扫描，这就是相控阵天线的基本原理。（1―5―23）最大辐射方向将由ξ+kdcosδmax=0决定，表示为（1―5―22）即普通端射阵不产生栅瓣的条件为第1章天线基础知识（1―5―25b）(1―5―25a)最大辐射方向：沿天线阵的阵轴线，可获最大方向系数（1―5―24）为了防止出现栅瓣条件：3）强方向性端射阵（汉森-伍德耶特阵）第1章天线基础知识图1―5―19强方向性端射阵方向图强方向性端射阵实例第1章天线基础知识当N很大时，方向系数与N的关系基

9、本上成线性增长关系。则可以绘出不同均匀直线阵的方向系数变化曲线。将均匀直线阵的归一化阵因子代入方向系数D的公式3.均匀直线阵的方向系数第1章天线基础知识图1―5―20均匀直线阵方向系数变化曲线(a)方向系数D~间隔距离d；(b)方向系数D~阵元数N强方向端射阵边射阵普通端射阵第1章天线基础知识表1―5―1当N很大时均匀直线阵方向图参数第1章天线基础知识阵因子方向图画法（以四元均匀直线阵为例）设：d=λ/2,ξ=π，N=4，Ψ=ξ+kdcosδ可视区：－kd+ξ≤Ψ≤kd+ξ即0≤Ψ≤2π1.作出2.在此曲线下方平行于Ψ轴作一直线（阵轴）；第1章天

10、线基础知识曲线；3.找出Ψ=ξ点，以此点为圆心,以kd为半径作圆；5.利用旋转对称性完成作图。4.根据曲线的主瓣副瓣和零值