天线方向图PPT精选文档
天线方向图
天线方向图
天线的方向图是表征天线辐射特性(场强振幅、相位、极化)与空间角度关系的图形。
完整的方向图是一个三维的空间图形，如图3.1所示。
它是以天线相位中心为球心（坐标原点），在半径r足够大的球面上，逐点测定其辐射特性绘制而成。
测量场强振幅，就得到场强方向图；测量功率，就得到功率方向图；若不另加说明，本书说述方向图均指场强振幅方向图。
三维空间方向图的测绘十分麻烦，实际工作中，一般只需测得水平面和垂直面（即XY平面和XZ平面）的方向图就行了。
天线方向图的主瓣窄而副瓣电平低时，直角坐标绘制法显示出更大的优点。
因为表示角度的横坐标和表示辐射强度的纵坐标均可任意选取，例如即使不到1°的主瓣宽度也能清晰地表示出来，而极坐标却无法绘制。
图2所示为同一天线方向图的两种坐标表示法。
图2方向图的表示法 (a)极坐标 (b)直角坐标
一般绘制方向图时都是经过归一化的，即径向长度(极坐标)或纵坐标值(直角坐标)是以相对场强E（θ，φ）/Emax，这里E（θ，φ）是任一方向的场强值，Emax是最大辐射方向的场强值。
因此，归一化最大值是1。
对于极低副瓣电平天线的方向图，大多采用分贝值表示，归一化最大值取为零分贝。
图3所示为直角坐标中用归一化场强和分贝值表示的同一天线方向图。
图
图3 归一化方向图。
天线PPT课件(完整版)
Hertz ，KIT的教授 无线电之父
赫兹实验的无线电系统
天线发展简史
二、1901, 马可尼（Guglielmo Marconi, 1874-1937，1909 年 诺贝尔物理学奖） 1901年马可尼成功实现横穿大西洋（英国—加拿大） 的无线电通信。位于英国（Poldhu, England）的发射天线 由50根斜拉导线组成，用悬于60米高的木塔间的钢索支撑。 位于加拿大（Newfoundland, Canada）的接收天线是200米 长的导线，由风筝牵引。 马可尼，意大 利人，当时年 仅20岁。
1 H A
B H A
A
－磁矢量位函数
§1.1 辅助函数法
B E t 1 H A
E jA E jA
2 H A A A D H J t
§1.3 磁基本振子
1931年，英国的著名物理学家狄拉克（1933年诺 贝尔物理学奖获得者）首先从理论上讨论了磁单极 子存在的问题。1975年，加利福尼亚和休斯顿大学的 一个小组宣称，他们从高空气球的实验中发现了磁 单极子，曾哄动了当时的物理学界。但后来发现， 如果正确考虑实验中的系统误差，从他们的实验结 果中并不能得出这个结论。1982年3月，美国斯坦福 大学的卡布莱拉又宣称，他利用一个在9K温度下的 铌超导线圈捕捉到一个磁单极子。不过至今许多类 似的实验始终未能发现同样的事例。
I 0l e jkr Ar Az cos cos 4 r I 0l e jkr A Az sin sin 4 r
A 0
1 1 Ar ˆ rA 对于磁场： H r r
第一章 天线的方向图(上)
王建
式中，R 为天线上某点( x′, y′, z′ )与观察点( x, y, z )之间的距离，在如图 3-3(a)坐标 系下， x′ = y′ = 0 ，则 R 的表示为
R = ( x − x′)2 + ( y − y′)2 + (z − z′)2 = x2 + y2 + (z − z′)2
(1.19)
cosθ e− jkr
(1.5c)
Eϕ = H r = Hθ = 0
(1.5d)
近场区中的电场分量 Eθ 和 Er 在时间上同相，但它们与磁场分量 Hϕ 在时间上 相位相差 90o 。因此，近场区中的电磁场在时间上是振荡变化的。即在某一时刻
电场最大时，磁场为零，磁场最大时，电场为零，就如谐振腔中的电磁场一样。
λ 为自由空间媒质中的波长；
η0 = μ0 / ε0 为媒质中波阻抗，在自由空间中η0 = 120π Ω ； θ 为天线轴与矢量 rˆ 之间的夹角。
由此式，我们可根据场点的距离按场区写出基本振子的电磁场。
1.1.2 元天线的场区划分
任何天线的辐射场都可化分为近场区、中场区和远场区三个区域。对于基本 振子来说，这三个区域的划分较为简单，且很容易写出各场区中的辐射电磁场。
末端的轨迹为一个椭圆，即为椭圆极化波，但合成场矢量是在平行于传播方向的
平面内旋转。此时的 Er 分量为交叉极化场。另一方面，电场分量 Eθ 和磁场分量 Hϕ 在时间上趋于同相，它们的时间平均功率流不为零。即
Wav
=
1 2
Re[E × H*]
=
1 2
Re[rˆEθ
Hϕ*
−
θˆEr
H
* ϕ
]
=
1 2
天线方向图（AntennaPattern）
天线方向图（AntennaPattern）天线方向图，是指在离天线一定距离处，辐射场的相对场强（归一化模值）随方向变化的图形，通常采用通过天线最大辐射方向上的两个相互垂直的平面方向图来表示。
天线方向图是衡量天线性能的重要图形，可以从天线方向图中观察到天线的各项参数。
天线方向图分类1.在地面架设的线天线一般采用两个相互垂直的平面来表示其方向图。
即：水平面方向图和铅垂面方向图。
2.超高频天线通常采用与场矢量相平行的两个平面来表示，即E平面方向图，H平面方向图。
3.按照坐标的选择可分为：直角坐标方向图，极坐标方向图，立体方向图等。
天线的特性参数主要包括：主瓣宽度，旁瓣电平，前后比，方向系数等1.主瓣宽度：是衡量天线的最大辐射区域的尖锐程度的物理量。
通常取天线方向图主瓣两个半功率点之间的宽度。
2.旁瓣电平：是指离主瓣最近且电平最高的第一旁瓣的电平，一般以分贝表示。
3.前后比：是指最大辐射方向（前向）电平与其相反方向（后向）电平之比，通常以分贝为单位。
4.方向系数：在离天线某一距离处，天线在最大辐射方向上的辐射功率流密度与相同辐射功率的理想无方向性天线在同一距离处的辐射功率流密度之比。
天线增益指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。
它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。
增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。
增益的物理含义为了在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号，如果用理想的无方向性点源作为发射天线，需要100W 的输入功率，而用增益为G = 13 dB = 20 的某定向天线作为发射天线时，输入功率只需 100 /20 = 5W 。
换言之，某天线的增益，就其最大辐射方向上的辐射效果来说，与无方向性的理想点源相比，把输入功率放大的倍数。
不同用途的天线要求其有不同的方向性，阵列天线以其较强的方向性和较高的增益在工程实际中被广泛应用。
天线的方向图
介绍工程上采用的镜像法和反射系数法.
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元天线的镜像
三种情况的基本振子镜像
垂直基本振子的镜像电流与原电流等幅同相，即I’=I(称为正 像)；水平基本振子的镜像电流与原电流等幅反相，即I’=I(称为负像)；倾斜基本振子的镜像电流取向相反，镜像电流
的垂直和水平分量分别为原电流对应分量的正像和负像
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对于有限长度的对称振子天线，通常是以垂直和水平两种 方式架设在地面上。采用镜像法时，这两种架设方式的镜 像如下图所示。
对称振子的镜像
对称振子天线上的电流为正弦分布，但是可把天线分割成许多基 本振子，有基本振子的镜像的合成便是整个天线的镜像。镜像电 流满足如下规则： (1) 垂直对称振子，其镜像点电流与原电流等幅同相； (2) 水平对称振子，其镜像点电流与原电流等幅反相。 只要确定了天线上某点对应的镜像点，其镜像电流不难确定。
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则远区的总场为
E E0 E1 E0 1 me j
可见，二元阵总场方向图由两部分相乘而得，第一部分与 单元天线的方向图函数有关；第二部分称为阵因子，它与
单元间距d、电流幅度比值m、相位差和空间方向角有
关，与单元天线的型式无关。因此得方向图相乘原理：由 相同单元天线组成的天线阵的方向图函数等于单元方向图 函数与阵因子的乘积。
E
2 E0
sin d
cos
阵因子函数只与角有关，与角无关，说明阵因子方向图关于
阵轴旋转对称
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chap1天线的方向图2
E E0 (1 me j ) E0 1 m cos jm sin E0
1 m cos m sin
2
2
当m=1(电流幅度相等)时 d cos E 2 E0 cos 2 E0 cos 2 2 当m=1(电流幅度相等)时,=0(电流相位相同)时
阵因子有最大值的条件可写为
0 cos m d
此式说明：均匀直线阵的阵因子最大辐射方向m与单元间距d、 相邻单元之间的馈电相位差和工作频率(或波长)有关。若 d不变，改变，可改变阵列辐射主瓣的指向，从而实现波 束的电扫描，这就是相控阵的基本原理。
由
cos m d cos m d
E1 mE0e j
其中
d cos
为两单元辐射场之间的相位差,第一项是由于天线位置引起的 相位差,第二项是由馈电电流引起的相位差.
则远区的总场为
E E0 E1 E0 1 me j
可见，二元阵总场方向图由两部分相乘而得，第一部分与 单元天线的方向图函数有关；第二部分称为阵因子，它与 单元间距d、电流幅度比值m、相位差和空间方向角有关， 与单元天线的型式无关。因此得方向图相乘原理：由相同 单元天线组成的天线阵的方向图函数等于单元方向图函数 与阵因子的乘积。
指最大辐射方向为与天线阵轴线垂直的直线阵。当直线阵 的各单元天线的馈电电流等幅同相时，阵因子方向图最大 值出现在侧向，即垂直于阵轴的方向，此时=0，cosm=0， 归一化阵因子变为
Nd sin cos 2 F d N sin cos 2
图1-31 两排八元半波振子阵列
f aT f 0 f a1 y f a 2 y f a 3 y f ax x
天线方向图-文档资料
当天线上只有电流行波时，若以 I 0 代表输入端电流，则天
线上的电流分布可表示为 I0e jz ， 为电流沿导线传播
的相位常数。
14
r0
r
zcos
oz
dz z l z
计算行波天线的辐射场
(1)分段, 其中一个元天线在距离为r处所产生的电场为：
dE j2Idrzsinejr
代入 II0ejz,012 0
(b) 半张开情况 (c) 张开形成对称振子
开路双线传输线张开形成对称振子示意图
在两根相互平行的导线上电流方向相反，两线间距d远远小于波长，
它们所激发的电磁场在两线外的周围空间因两线上电流相位相反 而相互抵消，辐射很弱。如果两线末端逐渐张开，如图 (b)所示， 辐射将逐渐增强。当两线完全展开时，如图 (c)所示，张开的两臂 上电流方向相同，辐射明显增强。对称振子后面未张开的部分12 就 作为天线的馈电传输线。
7
d E j2 Id z r sine jr(V /m )
dH j2 Id rszinejrA/m
（1）电场和磁场都与 ejr /r 成正比。等相位面是一个球面，
球心位于元天线的中心。
（2）在空间任意点的电场和磁场同相，而且都比元天线的
电流超前 /2r相角。
（3）电场矢量沿方向，磁场沿方向，它们相互垂直，且 都垂直于波的传播方向。
正弦变化。由此可画出其空间立体方向图和两个主面(E面和H面) 的方向图，如图所示。
9
(a) 三维方向图 (b) E面方向图 (c) H面方向图 基本振子的方向图
说明： (1) 在振子轴的两端方向(θ=0,π=)上，辐射场为零，在侧射方向 (θ=π/2)辐射场为最大。 (2) 基本振子的方向图函数与无关，则在垂直于天线轴的平面内 辐射方向图为一个圆。
天线方向图
天线的方向图可以反映出天线的辐射特性，一般情况下天 线的方向图表示天线辐射电磁波的功率或场强在空间各个 方向的分布图形。而相位、极化方向图只在特殊应用中使 用。对不同的用途，要求天线有不同的方向图。
例如，广播电视发射天线，移动通讯基站天线等，要求 在水平面内为全向方向图，而在垂直面内有一定的方向 性以提高天线增益，见图(a)；对微波中继通讯、远程雷 达、射电天文、卫星接收等用途的天线，要求为笔形波 束方向图，见图(b)；对搜索雷达、警戒雷达天线则要求 天线方向图为扇形波束，见图(c)等。
zˆAz
通过球坐标系和直角坐标系之间的转换,有
Ar A
Az Az
cos sin
A 0
2020/7/22
由 E j A j• 0 A 0 ,H 1 0 A可得元天线的电磁场各分量为
dH
j
4Idrzsin1
1
jr
ejr
dE
j 4Idrzsin1
1
jr
1
( jr)2
2020/7/22
2020/7/22
几种典型应用的方向图
这一章介绍几种简单的直线天线和简单阵列天线的方向图， 以及地面对天线方向图的影响。简单天线涉及元天线、单线 行波天线、对称振子天线等。简单阵列天线涉及由同类型天 线组成的二元阵、三元阵和多元阵，对简单阵列将介绍方向 图相乘原理。
线天线的分析基础是元天线。一个有限尺寸的线天线可看作 是无穷多个元天线的辐射场在空间某点的叠加。因此这里首 先讨论元天线。
相位常数: 2,/λ为自由空间媒质中的波长； 2020/7/22
0 0/0 为媒质中波阻抗，在自由空间中12；0
θ为天线轴与矢量 rˆ之间的夹角；
天线辐射方向图
天线辐射方向图
天线辐射方向图（也称为天线方向图）是描述天线辐射能量随方向的分布情况的图形。
它通常以极坐标形式表示，其中天线的辐射强度在不同方向上的相对大小用不同的角度和射频功率的相对大小用不同的半径表示。
天线方向图是天线设计和评估性能的重要工具。
它可以通过测量或模拟来获得，以帮助理解天线的辐射特性，如辐射方向、辐射增益、辐射功率等。
天线方向图可以用于确定天线的主瓣宽度、辐射方向和辐射功率分布等参数，也可以用于优化天线设计，如改善天线方向性、提高辐射增益等。
在天线方向图中，主瓣表示天线辐射能量最强的方向，通常是指天线辐射能量达到最大值的方向。
副瓣表示天线在主瓣以外的其他方向上的辐射能量。
天线方向图还可以显示天线的波束宽度和旁瓣级别等信息。
根据天线的结构和工作原理的不同，天线方向图可以呈现出不同的形状和特性。
常见的天线方向图包括全向辐射天线（方向图呈球面对称）、定向辐射天线（主瓣较窄）、扇形辐射天线（主瓣较宽）等。
总之，天线辐射方向图是描述天线辐射能量在不同方向上的分布情况的图形，它对于天线设计和性能评估都具有重要的意义。
天线类型以及重要指标PPT文档共30页
自信是向成功迈出的第一步
天线重要指标
• 电性能参数 – 工作频段 – 输入阻抗 – 驻波比 – 极化方式 – 增益 – 方向图 – 水平、垂直波瓣3dB宽度 – 下倾角 – 前后比 – 旁瓣抑制与零点填充 – 功率容量 – 三阶互调 – 天线口隔离
• 机械参数 – 尺寸 – 重量 – 天线罩材料 – 外观颜色 – 工作温度 – 存储温度 – 风载 – 迎风面积 – 接头型式 – 包装尺寸 – 天线抱杆 – 防雷
倾斜 (+/- 45°)
✓电调下倾原理示意
不下倾制覆盖、减小干 扰
• 两种方法：机械下倾、电 调下倾
天线波瓣宽度和增益
• 在天线的水平面（垂直面）方向图上，相对于主瓣最大 点功率增益下降3dB的两点之间所张的角度，定义为天 线的水平（垂直）波瓣宽度。天线辐射的大部分能量都 集中在波瓣宽度内，波瓣宽度的大小反映了天线的辐射 集中程度。
• 全向天线的水平波瓣宽度均为360，而定向天线的常见 水平波瓣宽度有20、30、65、90、105、120、 180等多种；
• 天线的垂直波瓣宽度一般在3～80之间，基站天线采用 较多的是5～18之间的天线。
• 天线的增益是和天线的水平和垂直波瓣宽度密切相关的， 一般来说，天线的波瓣宽度越小，天线的增益越大，因 此在定这三个参数时，应该一起考虑。
1 天线调节支架
基站天馈系统
抱杆（50~114mm）
3 接头密封件 绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带
GSM/CDMA 板状天线
2 室外馈线 6 走线架
4 接地装置
5 馈线卡 7 馈线过线窗
主馈线（7/8“） 9 室内超柔馈线
8 防雷保护器 基站主设备
天线的方向性
手机天线基础知识ppt课件
天线低频部分
塑胶支架 38X6X4
天线高频部分
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从右图可见
• 该种 monopole保 持了低频 （1GHz）工 作频带。
• 高频则可有 着与中心频 率比值20% 以上、宽达 几百兆工作 带宽。
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右图为该天线 模型在 1.8GHz频 率下的增益 方向图。
• 最大增益～ 4dBi。
Area of poor coverage directly under the antenna
Side View (Vertical Pattern)
Top View (Horizontal Pattern)
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• EIRP（ Effective Isotropic Radiated Power ）
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内置天线结构种类
天线
Pogo Pin 天线
Pogo Pin
PCB 正向使用Pogo Pin的
PCB 反向使用Pogo Pin的
1. Stamping
Stamping热熔到Housing内侧，Stamping伸出spring与手机PCB连接
2. Stamping + Support
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内置平面Monopole出现的现 实意义
• 多模手机对多频段天 线的要求
• Monopole的大带宽和 高增益，足以应付3G 时代跨越2GHz的几百 兆带宽需求。
• 内置平面Monopole结 构灵活，易于与当今 多变的手机结构相配 合
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Feed Strip PCB
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第一章 天线的方向图(下)
1.5.1二元天线阵二元天线阵是由两个同类型，同尺寸的天线组成。
我们以点来表示这两个天线单元，单元间距为d ，两单元激励电流分别为0I 和1I ，如图1-14所示并建立坐标系。
它们到远区观察点的距离分别为r 0和r 1。
由于观察点很远，可认为两条射线r 0和r 1平行。
图1-14 二元阵及坐标系不失一般性，设天线单元为对称振子，它们在远区某点产生的电场分别为01j 0000j 111160j (60j (r r I E e f r I E e f r ββ,),)θϕθϕ−−⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩ (1.88) 设这两个对称振子等长，并且是平行或共轴放置，则10(,)(,)f f θϕθ=ϕ。
二元阵总场为：01j j 10100001j60(,)[r r T e I e E E E I f r I r ββθϕ−−=+=+ (1.89)作远场近似：对幅度1/，对相位101/r r 1000ˆˆcos r r rzd r d θ=−=−i 。
并设 j 10/I I me α−= (1.90)式中m 为两单元电流的幅度比，α为两单元电流之间的相位差，若0α>，则1I 滞后于0I ；若0α<，则1I 超前于0I ；若0α=，则1I 与0I 同相位。
此时式(1.89)可写作j j(cos )00060j(,)[1r d T I E e f me r ββθαθϕ−−=+] 0j 00060(,)(1)r j I je f me r βψθϕ−=+0j j /20060j r T I e e f r βψ(,)θϕ−= (1.91a) 其模值为 0060||||||(,)T T I E f r θϕ=a (1.91b) 式中， 0(,)(,)(,)T f f f θϕθϕθ=ϕ (1.92) 对于对称振子 0cos(cos )cos()(,)sin l l f βθβθϕθ−=j /2j /2(,)()a f e me ψψθϕ−=+ (1.93)cos d ψβθ=α− (1.94)ψ为两个单元辐射场之间的相干相位差，由波程相差和馈电相位差合成。
天线方向图及归一化概念
天线方向图及归一化概念天线的方向图是表征天线辐射特性(场强振幅、相位、极化)与空间角度关系的图形。
完整的方向图是一个三维的空间图形，如图3.1所示。
它是以天线相位中心为球心（坐标原点），在半径r足够大的球面上，逐点测定其辐射特性绘制而成。
测量场强振幅，就得到场强方向图；测量功率，就得到功率方向图；测量极化，就得到极化方向图；测量相位，就得到相位方向图。
若不另加说明，本书说述方向图均指场强振幅方向图。
三维空间方向图的测绘十分麻烦，实际工作中，一般只需测得水平面和垂直面（即XY平面和XZ平面）的方向图就行了。
图1 测量方向图的坐标天线方向图可以用极坐标绘制，也可以用直角坐标绘制。
极坐标方向图的特点是直观、简单，从方向图可以直接看出天线辐射场强的空间分布特性。
但当天线方向图的主瓣窄而副瓣电平低时，直角坐标绘制法显示出更大的优点。
因为表示角度的横坐标和表示辐射强度的纵坐标均可任意选取，例如即使不到1°的主瓣宽度也能清晰地表示出来，而极坐标却无法绘制。
图2所示为同一天线方向图的两种坐标表示法。
图2方向图的表示法(a)极坐标(b)直角坐标一般绘制方向图时都是经过归一化的，即径向长度(极坐标)或纵坐标值(直角坐标)是以相对场强E（θ，φ）/Emax，这里E（θ，φ）是任一方向的场强值，Emax是最大辐射方向的场强值。
因此，归一化最大值是1。
对于极低副瓣电平天线的方向图，大多采用分贝值表示，归一化最大值取为零分贝。
图3所示为直角坐标中用归一化场强和分贝值表示的同一天线方向图。
图3 归一化方向图以下为实测的方向图（采用直角坐标系并归一化，单位为dB ）DEG1-1发垂直极化方位±8°方向图-1.5-1.2-0.9-0.6-0.30.00.30.60.91.21.5d BDEG1-7发垂直极化方位±3°测交叉极化方向图。
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几种典型应用的方向图
2
这一章介绍几种简单的直线天线和简单阵列天线的方向图， 以及地面对天线方向图的影响。简单天线涉及元天线、单线 行波天线、对称振子天线等。简单阵列天线涉及由同类型天 线组成的二元阵、三元阵和多元阵，对简单阵列将介绍方向 图相乘原理。
线天线的分析基础是元天线。一个有限尺寸的线天线可看作 是无穷多个元天线的辐射场在空间某点的叠加。因此这里首 先讨论元天线。
不同长度对称振子上的电流分布
13
1.3单线行波天线 单线行波天线是指载有均匀行波电流的直线天线，它可以是
菱形天线的一条边，也可以单独构成地面上的长线行波天线 如图所示。
(a) 菱形天线(b) 长线行波天线
这里只考虑自由空间中的一根长为l 的行波直线天线，并建立
坐标系如图所示。求其远区辐射场及方向图函数。
有
d E j6 0 r I0 e j'zs ine jrd z
（4）电场和磁场的比值等于媒质的波阻抗
dE
dH
（5）当电流保持不变时，电场和磁场的大小与波长成反比8 ， 即波长越短，辐射越强。
3。元天线的辐射方向图
dE j2Idrzsinejr
Fsin
上式为元天线的方向图函数或归一化方向图函数。其含义是：
在半径为r的远区球面上，基本振子的远区辐射场随空间角θ为
3
1.1 元天线的方向图
图1-1 (a) 基本振子及坐标系 (b) 基本振子及场分量取向
4
元天线又称作基本振子或电流元，它是一个长为dz的无 穷小直导线，其上电流为均匀分布I。如果建立如图1-1
所示坐标系，由电磁场理论很容易求得其矢量位A为
Azˆ0
ejr Idz
4 r
zˆAz
通过球坐标系和直角坐标系之间的转换,有
当天线上只有电流行波时，若以 I 0 代表输入端电流，则天
线上的电流分布可表示为 I0e jz ， 为电流沿导线传播
的相位常数。
14
r0
r
zcos
oz
dz z l z
计算行波天线的辐射场
(1)分段, 其中一个元天线在距离为r处所产生的电场为：
dE j2Idrzsinejr
代入 II0ejz,012 0
θ为天线轴与矢量 rˆ之间的夹角；
I----天线电流；dz----元天线的长度 λ---工作波长，米；r----天线中心到观察点的距离 由此式，我们可根据场点的距离写出远区元天线的电磁场为： r 1
d E j2 Id z r sine jr(V /m )
dH j2 Id rszinejrA/m
由上式可以看出，元天线在远区的辐射具有如下性质：
第一章 天线的方向图
天线的方向图可以反映出天线的辐射特性，一般情况下天 线的方向图表示天线辐射电磁波的功率或场强在空间各个 方向的分布图形。而相位、极化方向图只在特殊应用中使 用。对不同的用途，要求天线有不同的方向图。
例如，广播电视发射天线，移动通讯基站天线等，要求 在水平面内为全向方向图，而在垂直面内有一定的方向 性以提高天线增益，见图(a)；对微波中继通讯、远程雷 达、射电天文、卫星接收等用途的天线，要求为笔形波 束方向图，见图(b)；对搜索雷达、警戒雷达天线则要求 天线方向图为扇形波束，见图(c)等。
正弦变化。由此可画出其空间立体方向图和两个主面(E面和H面) 的方向图，如图所示。
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(a) 三维方向图 (b) E面方向图 (c) H面方向图 基本振子的方向图
说明： (1) 在振子轴的两端方向(θ=0,π=)上，辐射场为零，在侧射方向 (θ=π/2)辐射场为最大。 (2) 基本振子的方向图函数与无关，则在垂直于天线轴的平面内 辐射方向图为一个圆。
所以首先需要知道天线上的电流分布情况。严格求解天 线上的电流分布是一个复杂的理论问题，工程上采用近 似方法。
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对于细长天线的电流分布，是假定与无损耗均匀传输线上的电 流分布相同。例如对于中点馈电的对称天线可以看成是将末端 开路的均匀传输线张开形成的，天线上的电流分布是对称于中 点的驻波。
(a) 开路双线传输线
式中，dE为电场强度；dH为磁场强度；下标r ,θ, 表示球坐标系中
的各分量。
自由空间媒质的介电常数为: 0 8 .8 5 1 14 0 F 2 /m 1 9 /0 3F 6 /m
磁导率为: 041 07H/m
相位常数: 2,/λ为自由空间媒质中的波长；
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0 0 /0 为媒质中波阻抗，在自由空间中12；0
(b) 半张开情况 (c) 张开形成对称振子
开路双线传输线张开形成对称振子示意图
在两根相互平行的导线上电流方向相反，两线间距d远远小于波长，
它们所激发的电磁场在两线外的周围空间因两线上电流相位相反 而相互抵消，辐射很弱。如果两线末端逐渐张开，如图 (b)所示， 辐射将逐渐增强。当两线完全展开时，如图 (c)所示，张开的两臂 上电流方向相同，辐射明显增强。对称振子后面未张开的部分12 就 作为天线的馈电传输线。
(3) 根据E面和H面方向图的定义，yz平面内的方向图为E面方向 图(E面方向图有无穷多个)，xy平面内的方向图为H面方向图1。0
(4) 与理想点源天线不同，基本振子(元天线)是有方向性的。
1.2天线上的电流分布 计算实际天线辐射场的方法： 将天线分成无数个元天线，每段天线上的电流是相应实 际天线中该段的电流值； 用积分求和的方法将各个元天线的辐射场迭加起来，要 考虑空间方位和时间相位上的关系。
Ar A
A z cos A z sin
A 0
5
由 EjA j• 0 A 0,H1 0 A可得元天线的电磁场各分量为
dH
j
Idz 4r
sin
1
1
jr
e
jr
dE
j
Idz 4r
sin
1
1
jr1( Fra bibliotekr)2e jr
dEr
Idz
2r 2
cos 1
1
jr
e
jr
dE dHr dH 0
7
d E j2 Id z r sine jr(V /m )
dH j2 Id rszinejrA/m
（1）电场和磁场都与 ejr /r 成正比。等相位面是一个球面，
球心位于元天线的中心。
（2）在空间任意点的电场和磁场同相，而且都比元天线的
电流超前 /2r相角。
（3）电场矢量沿方向，磁场沿方向，它们相互垂直，且 都垂直于波的传播方向。