精品课件-天线工程设计基础第2章
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《天线基础培训》课件
05
天线基础培训总结
培训内容回顾
天线基础知识
介绍了天线的定义、分类、基 本参数等，帮助学员了解天线
的基本概念和原理。
天线设计
讲解了天线设计的原则、步骤 和方法，以及如何根据实际需 求选择合适的天线类型和参数 。
天线应用
介绍了天线在通信、雷达、导 航等领域的应用，以及不同应 用场景下天线的选择和优化。
《天线基础培训》ppt 课件
contents
目录
• 天线基础知识 • 天线设计与优化 • 天线在通信系统中的应用 • 天线的新技术与未来发展 • 天线基础培训总结
01
天线基础知识
天线的定义与作用
总结词
天线的定义与作用
详细描述
天线是无线通信系统中的重要组成部分，用于接收和发送无线电波。它能够将传输线中的导行波转换为自由空间 中的电磁波，或者将自由空间中的电磁波转换为导行波。天线在通信系统中发挥着至关重要的作用，它的性能直 接影响到无线信号的接收和发送质量。
天线测量与性能评估
讲解了天线测量和性能评估的 方法、标准和实际操作，帮助 学员了解如何评估天线的性能
和质量。
培训效果评估
学员反馈
通过问卷调查和口头反馈，收集学员对培训内容、讲师、组织等方面 的意见和建议，以改进后续的培训活动。
测试与考试
对学员进行测试和考试，以评估学员对天线基础知识的掌握程度和应 用能力。
。
A
B
C
D
加强互动与交流
组织更多的互动和交流活动，鼓励学员之 间的合作和学习经验的分享，提高培训效 果和学习效率。
增加实践环节
增加更多的实践操作和实验，让学员通过 实际操作加深对理论知识的理解和掌握。
天线PPT课件(完整版)
天线发展简史
一、1886, 赫兹（Heinrich Rudolf Hertz, 1857-1894）
1839年法拉第（Michael Faraday, 1791-1867）发现、 1873年麦克斯韦(James Clerk Maxwell, 1831-1879)完成的电磁 理论，在1886年由海因里希· 鲁道夫· 赫兹建立了第一个无 线电系统，首次在实验室证实。
§1.1 辅助函数法
在远场区
E jA E jA E jA Er 0
1 j ˆE ˆ A H r r
天线辐射问题分析过程
§1.2 电基本振子
什么是电基本振子？ 一段通有高频电流的直导线，当导线长度远远小于
7
天线发展简史
三、1980, 超大阵列（VLA）抛物面天线（Very Large Array Steerable Parabolic Dish Antennas） 位于美国新墨西哥州（Socorro, New Mexico）的超大阵 列天线由27面直径为25米的抛物面按Y型方式排列组成，是 世界第一个射电天文望远镜。其分辨率相当于36千米跨度的 天线，而灵敏度相当于直径为130米的碟型天线。
2 A k A J
2
A 4 A 4
－线电流
远场辐，忽略高阶项
1 n 2,3,4, rn
jkr e ˆA , ˆA , ˆAr , A r , r
r
1 ˆA , ˆA , 1 E je jkr 2 r r
天线与电波传播
绪论
天线工程设计基础课件：天线仿真技术
其他迭代技术用于求解模型方程的浮点运算量为 O ( N i N 2 )，
其中下标 i 是用于误差控制的预设数集。与有限差分相比，
MoM 仿真时间和内存都耗费较大。
目前，主流的基于矩量法的电磁仿真软件主要有 ADS 、
AnsoftDesigner 、 MicrowaveOffice 、 IE3D 、 FEKO 。这里
天线仿真技术
2. 2. 1 矩量法以及基于矩量法的软件
1. 矩量法
1968 年， Harrington 提出了一种数值计算方法称之为
矩量法( MethodofMoment ，MoM )。经过多年的发展和完
善，矩量法已经成为电磁计算和天线设计中非常重要的算法
之一。矩量法是一种将连续方程离散化成代数方程组的方法，
计算精度的控制，包括收敛控制的要求、迭代的最小和最大
步骤；其他的设置还包括是否使用并行、多线程、远程控制、
虚拟内存等。
(3)解后处理。大部分电磁计算软件计算所得的结果是
基于算法所获得的用基函数表示的电流分布，这些结果必须
经过解后处理来转换成设计人员所需要的参数。解后处理的
主要任务就是依据想获取的天线特性通过解后处理层面的设
重点介绍天线设计中常用的软件 IE3D 和 FEKO 。下面首先
对IE3D 进行详细的介绍。
天线仿真技术
2.IE3D 软件介绍
1 )基本介绍
IE3D 是一个基于全波分析的矩量法电磁场仿真工具，
可以解决多层介质环境下的三维金属结构的电流分布问题。
它是通过各界面的边界条件和分层媒质中的并矢格林函数建
立起积分方程，然后导出阻抗矩阵和激励矩阵来求得电流系
天线仿真技术
假定两个函数 f 1 和 f 2 以及两个任意常数 a 1 和 a 2 有下
其中下标 i 是用于误差控制的预设数集。与有限差分相比，
MoM 仿真时间和内存都耗费较大。
目前，主流的基于矩量法的电磁仿真软件主要有 ADS 、
AnsoftDesigner 、 MicrowaveOffice 、 IE3D 、 FEKO 。这里
天线仿真技术
2. 2. 1 矩量法以及基于矩量法的软件
1. 矩量法
1968 年， Harrington 提出了一种数值计算方法称之为
矩量法( MethodofMoment ，MoM )。经过多年的发展和完
善，矩量法已经成为电磁计算和天线设计中非常重要的算法
之一。矩量法是一种将连续方程离散化成代数方程组的方法，
计算精度的控制，包括收敛控制的要求、迭代的最小和最大
步骤；其他的设置还包括是否使用并行、多线程、远程控制、
虚拟内存等。
(3)解后处理。大部分电磁计算软件计算所得的结果是
基于算法所获得的用基函数表示的电流分布，这些结果必须
经过解后处理来转换成设计人员所需要的参数。解后处理的
主要任务就是依据想获取的天线特性通过解后处理层面的设
重点介绍天线设计中常用的软件 IE3D 和 FEKO 。下面首先
对IE3D 进行详细的介绍。
天线仿真技术
2.IE3D 软件介绍
1 )基本介绍
IE3D 是一个基于全波分析的矩量法电磁场仿真工具，
可以解决多层介质环境下的三维金属结构的电流分布问题。
它是通过各界面的边界条件和分层媒质中的并矢格林函数建
立起积分方程，然后导出阻抗矩阵和激励矩阵来求得电流系
天线仿真技术
假定两个函数 f 1 和 f 2 以及两个任意常数 a 1 和 a 2 有下
天线设计基础ppt课件
∆ 水平波瓣宽度和垂直波瓣宽度是相互影响的，其关系式 为
32400
Ga 为天线增益G；aβ为水lo平g波瓣宽度；θ为垂直波瓣宽度。
可编辑课件PPT
11
以终端设计为例
PIFA
MONOPOLE
LOOP
金属后盖
金属边框 +玻璃后盖
天线形式
馈地 电点 点
馈 电 点
馈 电 点
地 点
优点 缺点
1. 天线抗干扰 强，允许摆 放器件
D Smax S0
Pr Pro
E2 max E0 2
Pr Pro
∆ 式中Pr、Pr0分别为实际天线和无方向性 天线的辐射功率。
Radiated by Isotropic Ant. Radiated by Dipole Ant. Radiated by other Ant.
可编辑课件PPT
7
技术参数
VSWR = (1+(10^RL/20)) / ((10^RL/20)-1)
可编辑课件PPT
5
技术参数
➢ 增益 ∆ 定义为：在同一距离及相同输入功率的条件下,某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度Smax(或场强 |Emax|2的平方）和理想无方向性天线(理想点源)的辐射功率密度S0（或场强|E0|2的平方）之比，记为 G。
G Smax S0
Pin Pin 0
E2 max E0 2
Pin Pin 0
∆ 式中Pin、Pin0分别为实际天线和理想无 方向性天线的输入功率。
∆ 理想无方向性天线本身的增益系数为1。
Radiated by Isotropic Ant. Radiated by Dipole Ant. Radiated by other Ant.
32400
Ga 为天线增益G；aβ为水lo平g波瓣宽度；θ为垂直波瓣宽度。
可编辑课件PPT
11
以终端设计为例
PIFA
MONOPOLE
LOOP
金属后盖
金属边框 +玻璃后盖
天线形式
馈地 电点 点
馈 电 点
馈 电 点
地 点
优点 缺点
1. 天线抗干扰 强，允许摆 放器件
D Smax S0
Pr Pro
E2 max E0 2
Pr Pro
∆ 式中Pr、Pr0分别为实际天线和无方向性 天线的辐射功率。
Radiated by Isotropic Ant. Radiated by Dipole Ant. Radiated by other Ant.
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7
技术参数
VSWR = (1+(10^RL/20)) / ((10^RL/20)-1)
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5
技术参数
➢ 增益 ∆ 定义为：在同一距离及相同输入功率的条件下,某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度Smax(或场强 |Emax|2的平方）和理想无方向性天线(理想点源)的辐射功率密度S0（或场强|E0|2的平方）之比，记为 G。
G Smax S0
Pin Pin 0
E2 max E0 2
Pin Pin 0
∆ 式中Pin、Pin0分别为实际天线和理想无 方向性天线的输入功率。
∆ 理想无方向性天线本身的增益系数为1。
Radiated by Isotropic Ant. Radiated by Dipole Ant. Radiated by other Ant.
天线基础知识与原理ppt课件
振子结构相对复杂，加工 难度较大；特别是合金压铸 方式的半波振子。 成本较高。
微带贴片
振子形式简单，易于冷冲压 成型； 易于与微带功率分配网络一 体化设计； 成本相对较低。
交叉极化指标较差； 双极化贴片天线的极化隔 离度较差； 装配精度要求较高
8
2、天线类型及各部件材质介绍---天线振子
常
规
套
全
筒 振
向
子
天
移
线
动
缩 短 套
通
筒
信
振 子
天
线
半
类
波
型
定
向
振 子
天
线
微
带
贴
片
高性能 一般型 高性能 一般型
7
2、天线类型及各部件材质介绍---天线振子
半波振子VS微带贴片
振子形式
半波振子
优点
缺点
辐射效率高、交叉极化指标 较好； 单元辐射阻抗较易优化； 实现形式多样化，可采用印 制板、金属板冷冲压、锌合金 压铸等多种实现方式。
垂直面 E面
水平面波束宽度 = 360º 垂直面波束宽度= 78º
立体图
15
3、天线原理及指标介绍---方向图
将“轮胎”压扁，信号就越集中，实际使用的天线就是采用一个或者多 个辐射单元来实现的。
16
3、天线原理及指标介绍---辐射参数
辐射参数：
辐射参数评估：
--- 按重要性顺序排列
水平面波束宽度 电下倾角度 垂直面波束宽度 前后比 增益
较好
玻璃钢
2.3 1.2 差 -70℃～+150℃ 240 219 10110 UL94V-0 好 较好 好
天线工程设计基础课件：天线基础知识
尺的塔上，电火花放电式发射机接在天线和地之间。通常人
们认为这是真正付诸实用的第一副单极天线。
天线基础知识
早期无线电的主要应用是长波远洋通信，因此天线的发
展也主要集中在长波波段上。1925 年以后，中、短波无线
电广播和通信开始实际应用，各种中、短波天线得到迅速发
展。1940 年前后，有关长、中、短波线天线的理论基本成
天线基础知识
对于 x 和 y 分量，类似的方程也成立。因而，总的解是
全部分量的和，为
将 A 代入式( 1-19 )和式( 1-22 )，再利用洛伦兹条件得
从而求得空间的电磁场。
天线基础知识
辐射条件实质上是无限远处的边界条件。由于场源分布
于无限均匀媒质的有限空间中，对于无限远处的场分量或位
积分方程法来求解天线上的电流分布。 20 世纪 30 年代以后，
随着喇叭和抛物面天线的应用，用于分析口径天线用的各种
方法，如等效原理、电磁场矢量积分方法等得到发展。
天线基础知识
天线种类繁多，我们可以从不同的角度对天线进行分类。
如按工作性质分，可将天线分为发射天线和接收天线；按用
途分，可将天线分为通信天线、雷达天线、导航天线、电视
解电磁场有很多不便之处，因此往往采取间接方法，即引入
辅助函数——矢量磁位 A (简称磁矢位)和标量电位 ϕ (简称
标位)，通过求解辅助函数得到电磁场。
麦克斯韦方程组：
天线基础知识
由式(1－17 )可知矢量场 B 仅仅有旋度，根据
，它还可以表示成矢量函数 A 的旋度：
式中 A 即为磁矢位，将式( 1－19 )代入式( 1－16 )得
失以后很长时间内，从受击点出发的湖表面的扰动不停地沿
径向传播开去。辐射是一种扰动，扰动是由一个时变电流源
们认为这是真正付诸实用的第一副单极天线。
天线基础知识
早期无线电的主要应用是长波远洋通信，因此天线的发
展也主要集中在长波波段上。1925 年以后，中、短波无线
电广播和通信开始实际应用，各种中、短波天线得到迅速发
展。1940 年前后，有关长、中、短波线天线的理论基本成
天线基础知识
对于 x 和 y 分量，类似的方程也成立。因而，总的解是
全部分量的和，为
将 A 代入式( 1-19 )和式( 1-22 )，再利用洛伦兹条件得
从而求得空间的电磁场。
天线基础知识
辐射条件实质上是无限远处的边界条件。由于场源分布
于无限均匀媒质的有限空间中，对于无限远处的场分量或位
积分方程法来求解天线上的电流分布。 20 世纪 30 年代以后，
随着喇叭和抛物面天线的应用，用于分析口径天线用的各种
方法，如等效原理、电磁场矢量积分方法等得到发展。
天线基础知识
天线种类繁多，我们可以从不同的角度对天线进行分类。
如按工作性质分，可将天线分为发射天线和接收天线；按用
途分，可将天线分为通信天线、雷达天线、导航天线、电视
解电磁场有很多不便之处，因此往往采取间接方法，即引入
辅助函数——矢量磁位 A (简称磁矢位)和标量电位 ϕ (简称
标位)，通过求解辅助函数得到电磁场。
麦克斯韦方程组：
天线基础知识
由式(1－17 )可知矢量场 B 仅仅有旋度，根据
，它还可以表示成矢量函数 A 的旋度：
式中 A 即为磁矢位，将式( 1－19 )代入式( 1－16 )得
失以后很长时间内，从受击点出发的湖表面的扰动不停地沿
径向传播开去。辐射是一种扰动，扰动是由一个时变电流源
天线理论基础知识 ppt课件
➢辐射单元各组成部分的尺寸精 度和相对位置精度；
➢板材的质量和强度； ➢表面处理质量。
➢塑料件的尺寸精度、结构强 度和抗老化性能；
➢馈电方式及馈电片与振子的 相对位置精度。 17
二、天线质量分析、选型及安装
天线质量分析：馈电网络
馈电网络
同轴电缆馈电网络
PCB微带线馈电网络
空气微带线馈电网络
图例
特点分析
➢焊点多，焊接质量控制是关键；
加盖板整体屏蔽，此时则衍变为PCB 稳定性，受反射板变形影响大，导致幅
➢布线工艺较复杂。
带状线馈电网络；
度和相位分配精度低，尺寸稳定性差，
➢PCB与反射板需绝缘处理；
批量一致性差；
➢优质板材成本较高。
➢设计自由度较大，辐射泄漏大，可增
加盖板整体屏蔽，此时则衍变为空气带
状线馈电网络。
三阶、五阶都不落入到Rx频段
联通LTE1.8G
1830-1859 1735-1764
1801~1888
1772~1917
三阶、五阶都不落入到Rx频段
联通WCDMA 2130~2145 1940~1955
2115~2160
2100~2175
三阶、五阶都不落入到Rx频段
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一、天线原理及指标对网络质量的影响
➢加工精度高，幅度和相位分配精度 ➢加工精度高，幅度和相位分配精度高， ➢多个零件拼装组成，网络与反射板之
高，尺寸稳定性好，批量一致性好； 尺寸稳定性好，批量一致性好；
间的距离精度要求高，且主要通过塑料
➢设计自由度一般，辐射泄漏极低； ➢设计自由度大，辐射泄漏较大，可增 件和孔位精度配合保持尺寸精度和结构
如何预防天线质量问题&提升网络效率创 新解决方案的探讨
ISM频带及短距离无线通信设备天线基础(第二章)
ISM频带及小范围设备天线基础：第二章在此将介绍RF和天线的基础知识以及实际的天线设计原理。
Matthew Loy，Iboun Sylla，德州仪器天线类型及其特性此章节将详细讲解下列常见天线：半波振子天线(half-wave dipole)、四分之一波长单极天线(quarter wave monopole)、横向模式螺旋天线(transversal mode helical)以及小型环状天线(small loop)。
半波振子天线6.半波振子天线半波振子天线（图6）是众多的其它天线的基础，同时也作为一类基准天线，用以测量天线的增益及辐射功率密度。
在谐振频率上，例如，振子天线长度等于半波长的频率上，我们将在天线中心的终端上获得最小化的电压及最大化的电流，从而使阻抗实现了最小化。
因此，我们可以将半波振子天线与图2所给出的串联RLC谐振电路做比较。
对于无损的半波谐振天线，其等效谐振电路的串联电阻等于辐射电阻(radiation resistance)，通常介于60 Ω与73 Ω之间，取决于天线长度与直径的比率。
谐振电路（或天线）的带宽取决于L与C的比率。
直径较大的绕线意味着较大的电容及较小的电感，从而在串联电阻一定的条件下给出了较大的带宽。
这就是用于度量的天线之所以具有独特的大绕线直径的原因。
与各向同性辐射体（仅作假想）正好相反，诸如半波谐振等实际天线都或多或少的具有独特的方向辐射特性。
天线的辐射方向图是辐射功率密度的归一化极坐标图，在距天线恒定距离的水平或垂直平面上测得。
图7展示了半波振子天线的辐射方向图。
7. 半波振子天线的辐射方向图由于振子(dipole)沿轴向对称，因而三维辐射方向图可通过轴向旋转得到。
半波振子天线的各向同性增益为2.15dB。
因此，在垂直于旋转轴的方向上，辐射功率密度将比各向同性辐射体大2.15dB。
而在旋转轴的方向上则没有辐射。
半波振子将产生线性化的极化，使得电场矢量符合（换言之即“平行于”）旋转轴的方向。
第2章简单线天线 共62页PPT资料
为此，可在导电平面的另一侧设置一镜像电流元， 该镜像电流元的作用就是代替导电平面上的感应电流， 使得真实电流元和镜像电流元的合成场在理想导电平面 上的切向值处处为零。
电流元的镜像
水平电流元——负镜像； 垂直电流元——正镜像； 倾斜电流元——负镜像。
I I
－I
I
I
＝ ∞
－I
天线的镜像
辐射
1.双极天线的方向性
在分析天线的方向性时，可以把地面看作是理想导电 地，因为在大多数情况下水平极化波地面反射系数都接近-1， 可用地面下的负镜像天线来代替地面对辐射的影响。
天线的镜像
根据电磁场的镜像原理，讨论一个电流元在无限大 理想导电平面上的辐射场时，应满足在该理想导电平面 上的切向电场处处为零的边界条件。
电流分布不均匀的实际天线，分解成许多电流元，所有 电流元的镜像集合起来即为整个天线的镜像。 水平线天线的镜像一定为负镜像； 垂直对称线天线的镜像为正镜像。
＝ ∞
负
正
正
负
(b)
＝ ∞
负
天线的镜像
以等幅同向和等幅反向二元阵来处理。 以实际天线的电流I为参考电流，当天线的架高为H时， 镜像天线相对于实际天线之间的波程差-2kHsinΔ，由实 际天线与镜像天线构成的二元阵的阵因子为
(4)当地面不是理想导电地时，不同架设高度的天 线在垂直平面内的方向图的变化规律与理想导电地基本 相同，只是场强最大值变小，最小值不为零,最大辐射 方向稍有偏移。不同地质对水平振子方向性影响不大。
垂直平面方向图的特点：
(5)当H/λ>0.3时，最强辐射方向不止一个，H/λ越高，波瓣数 越多，靠近地面的第一波瓣Δm1越低。
如果通信距离较远，则应当使天线的最大辐射方向Δm1与所需 的射线仰角Δ0一致，天线架设高度H，即
电流元的镜像
水平电流元——负镜像； 垂直电流元——正镜像； 倾斜电流元——负镜像。
I I
－I
I
I
＝ ∞
－I
天线的镜像
辐射
1.双极天线的方向性
在分析天线的方向性时，可以把地面看作是理想导电 地，因为在大多数情况下水平极化波地面反射系数都接近-1， 可用地面下的负镜像天线来代替地面对辐射的影响。
天线的镜像
根据电磁场的镜像原理，讨论一个电流元在无限大 理想导电平面上的辐射场时，应满足在该理想导电平面 上的切向电场处处为零的边界条件。
电流分布不均匀的实际天线，分解成许多电流元，所有 电流元的镜像集合起来即为整个天线的镜像。 水平线天线的镜像一定为负镜像； 垂直对称线天线的镜像为正镜像。
＝ ∞
负
正
正
负
(b)
＝ ∞
负
天线的镜像
以等幅同向和等幅反向二元阵来处理。 以实际天线的电流I为参考电流，当天线的架高为H时， 镜像天线相对于实际天线之间的波程差-2kHsinΔ，由实 际天线与镜像天线构成的二元阵的阵因子为
(4)当地面不是理想导电地时，不同架设高度的天 线在垂直平面内的方向图的变化规律与理想导电地基本 相同，只是场强最大值变小，最小值不为零,最大辐射 方向稍有偏移。不同地质对水平振子方向性影响不大。
垂直平面方向图的特点：
(5)当H/λ>0.3时，最强辐射方向不止一个，H/λ越高，波瓣数 越多，靠近地面的第一波瓣Δm1越低。
如果通信距离较远，则应当使天线的最大辐射方向Δm1与所需 的射线仰角Δ0一致，天线架设高度H，即
天线基础知识(全)PPT课件
• 这时出现了分析天线公差的统计理论，发展了天线阵列的综合 理论等。
• 1957年美国研制成第一部靶场精密跟踪雷达AN/FPS-16，随后各 种单脉冲天线相继出现，同时频率扫描天线也付诸应用。
• 在50年代，宽频带天线的研究有所突破，产生了非频变天线理 论，出现了等角螺旋天线、对数周期天线等宽频带或超宽频带 天线。
主 编：John D. Kraus
出版社：the McGraw-Hill Companies 出版时间：2002
《天线》
编著：[美]John D.Kraus Ronald J. Marhefka
出版社：电子工业出版社 2004年4月 第一版
《Radio Propagation for Modern Wireless Systems》
最早的天线
最早的发射天线是赫兹在1887年为了验证麦克斯韦根据理论推导所 作关于存在电磁波的预言而设计的。它是两个约为30厘米长、位于 一直线上的金属杆，其远离的两端分别与两个约40厘米2的正方形金 属板相连接，靠近的两端分别连接两个金属球并接到一个感应线圈 的两端，利用金属球之间的火花放电来产生振荡。当时，赫兹用的 接收天线是单圈金属方形环状天线，根据方环端点之间空隙出现火 花来指示收到了信号。
3/25/2020
17
Dept.PEE Hefei Normal
面天线时期：1930-1945
• 虽然早在1888年赫兹就首先使用了抛物柱面天线，但由于没有相应的振荡 源，一直到30年代才随着微波电子管的出现陆续研制出各种面天线。这时 已有类比于声学方法的喇叭天线、类比于光学方法的抛物反射面天线和透 镜天线等。这些天线利用波的扩散、干涉、反射、折射和聚焦等原理获得 窄波束和高增益。
天线的方向性
• 1957年美国研制成第一部靶场精密跟踪雷达AN/FPS-16，随后各 种单脉冲天线相继出现，同时频率扫描天线也付诸应用。
• 在50年代，宽频带天线的研究有所突破，产生了非频变天线理 论，出现了等角螺旋天线、对数周期天线等宽频带或超宽频带 天线。
主 编：John D. Kraus
出版社：the McGraw-Hill Companies 出版时间：2002
《天线》
编著：[美]John D.Kraus Ronald J. Marhefka
出版社：电子工业出版社 2004年4月 第一版
《Radio Propagation for Modern Wireless Systems》
最早的天线
最早的发射天线是赫兹在1887年为了验证麦克斯韦根据理论推导所 作关于存在电磁波的预言而设计的。它是两个约为30厘米长、位于 一直线上的金属杆，其远离的两端分别与两个约40厘米2的正方形金 属板相连接，靠近的两端分别连接两个金属球并接到一个感应线圈 的两端，利用金属球之间的火花放电来产生振荡。当时，赫兹用的 接收天线是单圈金属方形环状天线，根据方环端点之间空隙出现火 花来指示收到了信号。
3/25/2020
17
Dept.PEE Hefei Normal
面天线时期：1930-1945
• 虽然早在1888年赫兹就首先使用了抛物柱面天线，但由于没有相应的振荡 源，一直到30年代才随着微波电子管的出现陆续研制出各种面天线。这时 已有类比于声学方法的喇叭天线、类比于光学方法的抛物反射面天线和透 镜天线等。这些天线利用波的扩散、干涉、反射、折射和聚焦等原理获得 窄波束和高增益。
天线的方向性
天线工程设计基础课件：天线测量基本知识
的互耦应小到可以忽略。这两条是天线测试场长度(测试距
离)设计的依据。
(2)测试场的环境不应影响测量的结果。这是天线测试
场天线架设高度、源天线选择以及测试场宽度选择的准则。
天线测量基本知识
9. 2. 1 天线测试场的最小测试距离
当辅助天线是点源或弱方向性天线时，从相位条件求出
的最小测试距离 R =
2 2
的激励端将产生电压。取端口区的电压为常数，应用概念
我们看到式( 9－2 )变为
天线测量基本知识
式中， V oca是由天线 b 产生的电场 E b 在天线 a 端口的开路
电压，同样的， V ocb是因天线 a 在天线 b 产生的开路电压。
由于用了无限大阻抗的源，所以这里应用了开路电压。重新
安排式(9－4 )，导出电路形式的互易性表达式为
为
天线测量基本知识
如果天线 b 用电流源 I b 激励，则在天线 a 终端出现的
开路电压为 V a |I a =0 。根据式(9－6a )在 I a 为零时的转移
阻抗 Z ab 为
将式(9－7 )和式( 9－8 )与式( 9－5 )比较，我们看到
式中， Z m 是天线间的转移(或互)阻抗。如果各自的阻抗是
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图 9.1 天线在收发系统的作用
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能量转换功能是指导行波与自由空间波之间的转换。发
射天线是将馈线引导的电磁波(高频电流)转换为向空间辐射
的电磁波，传向远方；接收天线是将空间的电磁波转换为馈
线引导的电磁波(高频电流)，送给接收机。
定义辐射功能指天线辐射或接收电磁波具有一定的方向
是正确的，因为满足了相位条件自
然就满足了其他条件。但当收发天线均为强方向性天线时，
精品课件-天线技术(许学梅)-第2章
第 2 章 天线辐射与接收的基本理论及主要特性参数 2． 远区场
对于天线来说，有实用意义的是远区场，或称辐射场。 当βr<<1 时，r>>λ/2π，电磁场主要由r-1项决定，r-2和r-3项可 忽略。由式(2 - 1-1）可得式(2- 1-3）:
E
j
60Il r
sin
e
jr
E
j Il
2r
sin
第 2 章 天线辐射与接收的基本理论及主要特性参数
（3） 辐射场的强度与距离成反比，即随着距离的增大， 辐射场减小。这是因为辐射场是以球面波的形式向外扩散的，当 距离增大时，辐射能量分布到以r为半径的更大的球面面积上。
（4） 电基本振子在远区的辐射场是有方向性的，其场强 的大小与函数sinθ成正比。 在θ=0°和180°方向上，即在振 子轴的方向上辐射为零，而在通过振子中心并垂直于振子轴的方 向上，即θ=90°方向上辐射最强。
第 2 章 天线辐射与接收的基本理论及主要特性参数
图2-4 电基本振子和磁基本振子 (a) 电基本振子; (b) 磁基本振子
第 2 章 天线辐射与接收的基本理论及主要特性参数
图 2-3 (a) 方向图的立体模型; (b) E面方向图; (c) H面方向图; (d) E面直角坐标方向图
第 2 章 天线辐射与接收的基本理论及主要特性参数
2.1.2 磁基本振子的辐射 与电流元相对应的另一类基本辐射单元称为磁流元，又
称磁基本振子。虽然实际上并不存在磁流元，但是很多种天 线，如载流圆环或隙缝天线等，它们内部及周围的场，都相 当于一个磁流元的场。它们的辐射场以及辐射特性，可以近 似地通过与电流元的场相对比的方法简便地得出。图2－4（a） 和（b）分别表示置于原点且尺寸相同的电基本振子和磁基本 振子。图2-5(a)和(b)分别表场，只有Eθ和Hφ两个分量，S它们1在E 空 H间* 上相互垂