最新A-第7.1章-天线解析教学讲义PPT课件.ppt

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1、A-第7.1章-天线解析相控阵天线§7.1基本元的辐射基本元的类型：电流元，电基本振子，电偶极子磁流元，磁基本振子，磁偶极子面基本元，面元：面元上的场可用等效电流元和等效磁流元来代替，利用电基本振子和磁基本振子的结果而得出面元的辐射特性天线可分为无限多个基本元，其上有电流或磁流。每个基本元上的电流或磁流的振幅、相位和方向均为相同的。但各个元上的相应参数是不同的。如掌握了每个基本元的辐射特性，则可根据电流或磁流的振幅、相位和方向在空间的分布，则可得出各类天线的辐射特性。电基本振子的辐射电基本振子：一段载有高频电流的细导线（直线电流元），l<

2、幅和相位均相同（等幅同相分布）。设该直流元Il沿z轴放置，如图。对于电流元，已知：则矢量位对于球坐标，有则磁场为：可解得：电场可由电基本振子的场为：近场区：电偶极子的场区可分为：远场区；近场区；中间场区。当kr<<1,即r<>1时，为远场区，辐射场（一般r>=5l:感应场比辐射场低30分贝）其场分布为远场区分析4）

3、电偶极子的远区场为一沿径向向外传播的横电磁波。电磁能量离开场源向空间辐射出去，因此称为辐射场。在方位上，场与q有关，在不同的q方向上，其辐射强度是不同的。当q=90º方向时，辐射最强；当q=0º方向时，辐射为零。3）的比值为120p，为波阻抗。由h0表示。故可只讨论一个场分量即可;1）仅有两个场分量，该两场分量与矢径r三者方向相互垂直，且符合右手螺旋法则。场强与r成反比，即随距离的增加而减小。等相位面只与r有关----球面波;2）两者在时间上同相，其平均坡印廷矢量是实数，为有功功率且指向r的增加方向;对偶性原理与磁基本振子如描述物理现象的方程具有相同的数学形式，

4、则其解也将有相同的数学形式。相对应的量称为对偶量，其方程称为对偶性方程。由麦克斯韦方程组：由电流和电荷所产生的场单由磁流和磁荷产生的场应满足引入磁荷和磁流，则麦克斯韦方程组为对称形式：互换规则是：将原式中的参量进行下列替换§7.2天线的电参数能量转换：输入阻抗、辐射电阻、效率、增益系数能量分配：波瓣宽度、旁瓣电平、方向性系数辐射功率：单位时间内天线向围绕它的整个球面辐射的总能量称为辐射功率。用PS表示。与输入功率Pin有关。1.发射天线1.1方向图、主瓣宽度和旁瓣电平天线的方向性：距离天线相同距离而在不同方向上各点上的电场强度（功率密度）的相对关系。方向函数：用

5、数学表达式表示天线方向性；归一化方向函数：令空间场强（功率）的最大值等于1，相应的方向性函数为归一化方向函数。其归一化方向性函数为如天线的远区场：式中f(q,j)为方向性函数。方向图：或天线波瓣图，由图形表示方向函数；一般在两正交的主平面上（即当j=常数，或q=常数）的场强或功率的分布；归一化方向图：由图形表示的归一化方向函数；主平面：E面--与电场相平行的面H面--与磁场相平行的面无方向性天线：理想点源,它在任意一个方向所产生的电场强度都是一样的。主瓣宽度：-3dB(半功率点)波瓣宽度，主波瓣场强在1到0.707之间的角度的两倍，又有零功率波瓣宽度。旁瓣电平：

6、付瓣电平，指第一付瓣电平，以分贝数表示方向图E面H面的方向图中的波瓣具有多瓣性主瓣：辐射的最大方向所在的波瓣；尾瓣：与主瓣方向相反的波瓣；旁瓣、副瓣或栅瓣：其它方向的波瓣。前后比：最大辐射方向的电平与尾瓣电平之比。(dB)1.2方向系数方向性系数：在同一距离及相同辐射功率的条件下，某天线在最大辐射方向上辐射的功率密度Pmax与无方向性天线的辐射功率密度P0之比称为天线的方向性系数。或D亦可用分贝数表示：对于无方向性天线，它所产生的辐射功率密度为故：则有：对于已知天线，可求其最大方向的辐射场强：场点与源点之间的距离辐射功率天线方向性的强弱决定于工作波长、天线的形式

7、和尺寸。对于所讨论的天线，设其归一化方向函数为F(q,j)，则其任意方向的场强与功率密度分别为：则辐射功率为：则方向系数：归一化方向函数由上式可见，天线主瓣越宽，则方向系数小。点源D=1,对于电基本振子：D=1.5。1.3输入阻抗和辐射电阻为比较不同的天线辐射能力的相对大小，一般不采用辐射功率的大小来说明，因为辐射功率与发射机的输入功率有关，故采用辐射电阻参量来描述天线的辐射能力。式中PS为该天线的辐射功率辐射电阻：是指相对于一定天线电流值的辐射功率。它代表天线辐射能力的大小。1）辐射电阻：2）输入阻抗：天线的主要作用是将高频电流能量转化为电磁波能量发射出去，若

8、要从馈线上获取较大的能量