第3章 行波天线2010
第3章 行波天线
D
D——螺旋的直径；
l0
s
h 2a
a——螺旋线导线的半径；
s——螺距，即每圈之间的距离；
α——螺距角，
arctan s D
l0——一圈D 的长度，l0 (D )2s2s/sin
s
N——圈l数0 ；
同 轴线D 输 入
(a )
l0
金 属 接 地 板 h——轴向长度，h=Ns
(b )
s
一圈展开图形
第3章 行波天线 y A
终端 吸收 铁线 回授 线
回授 线长 度调 节器
回授式菱形天线
第3章 行波天线
三、行波V形天线（Traveling Wave Vee Antenna）
V 形斜天线，仅有一根支杆和两根载有行波电流的导线组成，架 设很简单，适用于移动的台站中。
馈线
Rl Rl
第3章 行波天线
第二节
螺旋天线
D
提高天线的有效高度之一——分布 式加载，其典型天线之一即为螺旋鞭天 线 （Helical Whip Antenna）。
信使用； （2）副瓣多，副瓣电平较高； （3）效率低，由于终端有负载电阻吸收能量。
第3章 行波天线
为了改善菱形天线的特性参数，常采用双菱天线 菱形对角线之间的距离 d≈0.8λ，其方向函数表达式为:
f2(,)f1(,)cos(k2 dcossin)
单菱形天线的 方向函数
d
~
双菱天线的旁瓣电平比 单菱形天线低，增益系 数约为单菱形天线的 1.5～2倍。
第3章 行波天线
3、 菱形天线的尺寸选择及其变形天线
当通信仰角Δ0 确定以后，选择主瓣仰角等于通信仰角。 使 f(Δ0) 最大，分别取各个因子分别最大：
关于行波天线课程设计
所谓行波天线就是指天线上的电流按行波分布的天线。
行波天线可在导线末端接匹配负载，使天线上电流避免反射而以行波分布，频率变化时，输入阻抗近似不变，方向图随频率的变化也较缓慢，行波天线是宽频带天线，但是有匹配负载所以工作效率低。
二．【关键词】：行波单导线，菱形天线，螺旋天线三．【主要内容】：1.行波单导线的特点及优缺点（1）.行波单导线是指天线上电流按行波分布的单导线天线。
设长度为L 的导线沿Z轴放置，如下图1-1所示，导线上电流按行波分布，即天线沿个点电流振幅相等，相位连续滞后，其馈电点置于左边原点。
设输入端电流为I0，忽略沿线电流的衰减，则线上电流分布为：I（z‘）= I0e-jkz‘（2）.行波单导线的特点：ⅰ.沿导线轴线方向没有辐射。
ⅱ.导线长度越长，最大辐射方向越靠近轴线方向，同时主瓣越窄，副瓣越大且副瓣数增多。
ⅲ.当L/λ很大，主瓣方向随L/λ变化趋缓，即天线的方向性具有宽频特性。
最大辐射角：θm=arccos（1-λ/2L）行波单导线的方向系数为：D≈10㏒10L/λ+5.97-10㏒10（㏒10L/λ+0.915）dB 2.菱形天线(1).菱形天线的结构和工作原理为了增加行波单导线的增益,可以利用排阵地方法。
用4根行波单导线菱形天线水平地悬挂在四根支柱上，从菱形天线的一只锐角端馈电，另一只锐角端接一个与菱形天线特性阻抗相等的匹配负载，使导线上形成行波电流。
菱形天线可以看成是将一段匹配传输线从中间拉开，由于两线之间的距离大于波长，因而产生辐射。
菱形天线的最大辐射方向位于通过两锐角顶点的垂直平面内，指向终端负载方向，具有单向辐射特性。
参考图3-2-2（a）所示，在长对角线方向，1、2两根行波导线合成电场矢量的总相位差应该由下列三部分组成：Δψ=Δψr+Δψi+ΔψE 其中，Δψr为射线行程差所引起的相位差，射线行程从各边的始端算起，Δψr=kLcosθ；Δψi为电流相位不同引起的相位差，线上个对应点电流滞后kL，即Δψi=-kL；ΔψE为电场的极化方向所引起的相位差，由图可直观看出ΔψE6 =π，将这些关系带入公式Δψ中，可以得出总相位差Δψ=kLcosθ0-kL+π=kL（1-λ/2L）-kL+π=0即长对角线方向上导线1、2的合成场相叠加。
第三章行波天线
0 线1、2合成场分析
1、2两根行波导线合成电场矢量总相位差由三部分组成：
r i E 射线行程差引起的相位差 r kl cos 0 电场极化相位差 电流相位差 kl E i kl cos 0 kl kl (1 ) kl 0
4
j 60 I 0 dz jk ( r z ' cos ) dE sin e r
（2）方向函数
kl sin[ (1 cos )] 2 F ( ) sin kl (1 cos ) 2
5
（3）行波单导线方向性特点
（1）沿导线轴线方向没有辐射，这是由于
∞
3 3 ∞
右旋圆极化
0
根据螺旋天线直径D的不同 可分为圆柱形螺旋天线和圆 锥形螺旋天线，圆锥天线可 增大带宽。螺旋天线通常用
同轴线馈电，一端与同轴线 的内导体相连接，另一端处 于自由状态或与同轴线的外导体相连接。同轴线的外 导体一般与垂直于天线轴线的金属板相连接，该板即 为接地板。接地板可以减弱同轴线外表面的感应电流， 改善天线的辐射特性，同时又可以减弱后向辐射，圆 形接地板的直径约为（0.8～1.5）λ 。 34
（3）在过角平分线的垂直平面内，电波为水平
极化波，在其它平面内为椭圆极化波，但当射线 仰角 较低时，主要辐射的是水平极化波。 23
3.2 螺旋天线
螺旋天线是一种分布式的加载天
线，相当于将加载的电感分布在 鞭状天线的整个线段中，目的是 提高天线上的电流分布，增加天
线的效率。它和单振子天线相比，
用于中、远距离的短波通信。
（1）菱形天线特点
优点： （1）可以在2：1或3：1的频率范围内使用，频带宽；
第3章 行波天线.
方向函数为:
kl sin[ (1 cos )] 2 F ( ) sin kl (1 cos ) 2
驻波 行波
T(b1) ＋T/4时刻轴向辐射 场只有Ex 分量。
第 3章
行波天线
总结：
螺旋天线上的电流是行波电流，是圆极化波。 按右手螺旋方式绕制的螺旋天线，在轴向只能辐射或接收右 旋圆极化波； 按左手螺旋方式绕制的螺旋天线，在轴向只能辐射或接收左
旋圆极化波。
若用螺旋天线作抛物面天线的初级馈源，如果抛物面天线接 收右旋圆极化波，则反射后右旋变成左旋，因此螺旋天线
4、在电视中为了克服杂乱反射所产生的重影，也可采用圆极化 天线，因为它只能接收旋向相同的直射波，抑制了反射波传 来的重影信号。
第 3章
行波天线
圆极化波的重要性质
（ 1 ）圆极化波是一等幅旋转场，它可分解为两正交等幅、
相位相差90°的线极化波； （ 2 ）辐射左旋圆极化波的天线，只能接收左旋圆极化波， （ 3 ）当圆极化波入射到一个平面上或球面上时，其反射波 旋向相反，即右旋波变为左旋波，左旋波变为右旋波。
（1）沿轴线方向有最大辐射； （2）辐射场是圆极化波； （3）天线导线上的电流按行波分布； （4）输入阻抗近似为纯电阻； (5
螺旋天线是一种最常用的典型的圆极化天线(Circular
Polarized Antenna)。
第 3章
行波天线
一、
圆极化波的应用
使用一副圆极化天线可以接收任意取向的线极化波。 1、通信的一方或双方处于方向、位置不定的状态，为了提高通 信的可靠性，收发天线之一应采用圆极化天线。 2、在人造卫星和弹道导弹的空间遥测系统中，信号穿过电离层 传播后，产生极化畸变，这也要求地面上安装圆极化天线作 发射或接收天线。 3、为了干扰和侦察对方的通信或雷达目标，需要应用圆极化天 线。
微波技术与天线[王新稳][习题解答]第三章
![微波技术与天线[王新稳][习题解答]第三章](https://img.taocdn.com/s3/m/ce76be18bfd5b9f3f90f76c66137ee06eff94ed5.png)
3-1 解： ①电容膜片对称电容膜片引入导纳44ln(csc)ln(csc )ln(csc )22C Pbb b b b B ba a aπππλ'''=== 由 0.80.6L Z j =+ 得 0.80.6L Y j =-位于导纳圆图上对应电刻度为0.375处，沿等Γ图向电源方向等效到 1-j0.7处(0.348)得 [0.348(0.50.375)]0.473P P l a λλ=+-== 则 0.7C B = 即 ln csc0.7,306o b b aaπππ''=≈=∴16b a '≈ ②电感膜片对称电感膜片引入导纳2222PL B ctg ctg aaaλπδπδ=-=-将L Y 等效到1+j0.7处(0.153)得 (0.1530.125)0.278P P l a λλ=+==则 20.72,60223o L B ctg a aπδπδπ=-=-≈=∴23aδ≈3-2 解： 由 f=3GHz 得 0/10c f cm λ== 介质套筒中相波长0P λ=特性阻抗设为0Z 则021,DZ Z d === 由 01160lnDZ d = 得 011755ln 60604Z D d === ∴54==1.5r ε= 0/42.04P l c m λ== 3-3 解： 设变换段特性阻抗为0Z '，则0Z '=0102100,234.6Z Z =Ω==Ω∴0153.16Z ''==Ω= ∴ 6.6b cm '=3-4 解：0/3c f λ==10 1.875cm λλ==0Z =01750.927b Z a π===0Z '==由 20001Z Z Z '= 得220(120)120750.80.927(/2)r a πππελ='- ∴ 1.55r ε'=2.75g cm λ'==/40.69g l c m λ'==3-5 解：0417.89Z '==Ω 由式(1-72)可得0.86 1.52,11.035,/A B W h =≤==≥∴ W=4.3mm 7.22re ε=(式(1-73))0.934Pl cm λ==== 3-6 解： (1)20.51C Y j =+ 121C C Y Y jB =+必须得落在辅助圆上 即 10.50.5C Y j =± 此时 10.51.5j jB j -⎧=⎨-⎩感性211A Y j = 此时 211j jB j ⎧=⎨-⎩容性感性(2)20.6C Y = 由 221(1)()1C jB Y jB -+= 得12120.610.60B B B B ⎧+=⎨-=⎩ 解得2135B B ===∴ 120.490.82jB j jB j ⎧=⎨=⎩ 容性 120.490.82jB j jB j ⎧=-⎨=-⎩ 感性3-7 解： 1.41C Y j =± 在匹配禁区中，要匹配必须走出匹配禁区。
第3章行波天线
缺点: (1)结构庞大，场地大。适用于大型固 定电台作远距离通信用。 (2)副瓣多，副瓣电平较高。 (3)由于终端有负载电阻吸收能量，故 天线效率为50－80％左右。
4.其它形式的菱形天线
d
～
接终端负载
双菱天线
主菱形 回授菱形
终端吸收铁线 回授线 回授线长度调节器
回授式菱形天线
3.1.3 行波V形天线
1.菱形天线的构成
l 2φ h
接 特 性 阻抗
接馈线
λ ⎞ ⎛ θm1 = cos ⎜1 − ⎟ ⎝ 2L ⎠
−1
1 2θ0 4 3 θm1 2
负 载
菱形天线的辐射
I1dL1
～
θ
dEθ1 dEθ2
I4=－I1
长轴辐射场的相位差决定于三个因素： 1.电流方向相反产生相位差π； 2.极化方向相反(电场方向相反) 产生的相位差π ； 3.路程差为0
馈 线 Rl V形斜天线
Rl
电台
Rl
倒V形天线（又称为Λ天线）
3.1.4 低架行波天线
工作方向 l
终端电阻
电台
架设方便、隐蔽
E⊥ dI dx l dε2 “2” dε1 dx “1” xcosϕ ϕ x x=0 E11 x
E11
E⊥
ϕ=0o x
低架行波天线接收过程
o φ=90
o φ=90 o φ=0 180o
H＝ l
λ
4 sin Δ 0 1 2 (1 − sin φ 0 cos Δ 0 )
0
λ
=
φ 0 = 90 − Δ 0
菱形天线的优点: (1)菱形天线可以在2:1或3:1频率范围内使用， 频带宽。 (2)结构简单，架设经济，维护方便。 (3)方向性较强,适合于短波远距离定点通信。 (4)天线上驻波成分很小，因此不会发生电压 或电流过大的问题，可应用于较大的功率。
上海交大-天线工程-第三章 EM回顾——平面电磁波教材
2014－9
合作老师
金荣洪 教授 梁仙灵 副教授
2
平面电磁波
理想介质中的平面波
导电媒质中的平面波 平面波的极化 平面波的反射与透射 全反射和全透射 平面波在多层介质表面上的垂直入射
07:10:21
3
理想介质中的平面波
➢ 平面波的电磁场 ➢ 平面波的传播特性 ➢ 沿任意方向传播的平面波
07:10:21
4
平面波的电磁场
电磁波在无界空间充满线性、均匀、各向同 性的无源区域中传播，则齐次矢量波动方程 为：
2E
-
E t 2
0
2 H - H 0
t 2
平面波的电磁场(续)
对时谐电磁场，电场强度和磁场强度矢量 满足的齐次矢量亥姆霍兹方程：
Shanghai Jiao Tong University
Antenna and propagation in wireless communication ——Chapter 3:平面电磁波
Assoc. Prof. Junping Geng Mordern Antenna Technology Institute,
效的介质
07:10:21
61
导电媒质的分类（续）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
导电媒质也可表示成
ec = c - j c
c c /
c / c = /
Jc E
Jd
=
D t
或
j E
07:10:21
1. 传导电流密度的模值 |σE|与位移电流密度的
模值|jωεE|之比
2. 导电媒质中位移电流
行波和行波天线
漫谈驻波比驻波比全称为电压驻波比，又名VSWR和SWR，为英文Voltage Standing Wave Ratio的简写。
在无线电通信中，天线与馈线的阻抗不匹配或天线与发信机的阻抗不匹配，高频能量就会产生反射折回，并与前进的部分干扰汇合发生驻波。
为了表征和测量天线系统中的驻波特性，也就是天线中正向波与反射波的情况，人们建立了“驻波比”这一概念，SWR=R/r=(1+K)/(1-K)反射系数K=(R-r)/(R+r)(K为负值时表明相位相反)式中R和r分别是输出阻抗和输入阻抗。
当两个阻抗数值一样时，即达到完全匹配，反射系数K等于0，驻波比为1。
这是一种理想的状况，实际上总存在反射，所以驻波比总是大于1的。
—————————————————————————漫谈驻波比摘自:《专业无线通信》传媒电压驻波比（VSWR）是射频技术中最常用的参数之一，用来衡量部件之间的匹配是否良好。
业余无线电爱好者用电台进行联络之前，当然首先会想到测量一下天线系统的驻波比是否接近1:1。
那么，什么是驻波？还有，如果VSWR接近1:1，当然好。
但如果不能达到1，将会怎样呢？小到几天线才算合格？为什么老式电台上没有驻波表？本文不打算重复很多无线电技术书籍中关于电压驻波比的理论叙述，只是想从感性认识的层面介绍一些驻波和行波的概念，再谈几个实用问题。
行波和行波天线电流在导线中流动的速度很快。
在直流电路和低频交流电路中，流过导线某一截面的电流总是会在电路参数发生变化之前流过其它各截面，因此任何时刻一条导线上各截面电流的方向和大小是一样的。
不过，电流从一点流到另一点毕竟还是需要时间的。
在高频电路中，在高频率交流电源的驱动下，电流、电压的大小和方向都变化得极快，前一时刻流过某点的电流刚刚来得及流到相邻段，该点电流的大小或方向已经随电源而发生改变，这样就造成同一时刻电路各点的电流和电压不再彼此相同。
如果我们用一个等幅高频率交流电源联接到一对无穷长的均匀平行长线上，那么靠近电源端的导线之中就会有同步于电源的高频交变电压和电流。
《微波技术与天线》傅文斌-习题答案-第3章
第3章 规则波导和空腔谐振器3.1什么是规则波导？它对实际的波导有哪些简化？答 规则波导是对实际波导的简化。
简化条件是：（1）波导壁为理想导体表面（∞=σ）；从而可以利用理想导体边界条件；（2）波导被均匀填充（ε、μ为常量）；从而可利用最简单的波动方程；（3）波导内无自由电荷（0=ρ）和传导电流（0=J ）；从而可利用最简单的齐次波动方程；（4）波导沿纵向无限长，且截面形状不变。
从而可利用纵向场法。
3.2纵向场法的主要步骤是什么？以矩形波导为例说明它对问题的分析过程有哪些简化？答 纵向场法的主要步骤是：（1）写出纵向场方程和边界条件（边值问题），（2）运用分离变量法求纵向场方程的通解，（3）利用边界条件求纵向场方程的特解，（4）导出横向场与纵向场的关系，从而写出波导的一般解，（5）讨论波导中场的特性。
运用纵向场法只需解1个标量波动方程，从而避免了解5个标量波动方程。
3.3什么是波导内的波型（模式）？它们是怎样分类和表示的？各符号代表什么物理意义？ 答 运用纵向场法得到的解称为波导内的波型（模式）。
分为横电模和横磁模两大类，表示为TEmn 模和TMmn 模，其中TE 表示横电模，即0=z E ，TM 表示横磁模，即0=z H 。
m 表示场沿波导截面宽边分布的半波数；n 表示场沿波导截面窄边分布的半波数。
3.4矩形波导存在哪三种状态？其导行条件是什么？答 矩形波导存在三种状态，见表3-1-1。
导行条件是222⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛<b n a m λ3.5从方程H E ωμj -=⨯∇和E H ωεj =⨯∇出发，推导矩形波导中TE 波的横向分量与纵向分量的关系式（3-1-25）。
解 对TE 波，有0=z E 。
由H E ωμj -=⨯∇和E H ωεj =⨯∇、 βj z-=∂∂得 ()x y z E H j yH ωεβj =--∂∂ ⑴ ()y zx E x H H j ωεβj =∂∂-- ⑵0=∂∂-∂∂yH x H x y⑶()x y H E j ωμβj -=-- ⑷()y x H E j ωμβj -=- ⑸z x y H yE x E ωμj -=∂∂-∂∂ ⑹ 由式⑴、⑸y H k E zcx ∂∂-=2j ωμ⑺ 由式⑵、⑷xH k E zc y ∂∂=2j ωμ⑻ 由式⑷得xH k H zc x ∂∂-=2j β⑼ 由式⑸得y H k H zc y ∂∂-=2j β⑽ 3.6用尺寸为2mm 04.3414.72⨯的JB-32矩形波导作馈线，问：（1）当cm 6=λ时波导中能传输哪些波型？（2）写出该波导的单模工作条件。
行波线天线
行波线天线线天线有许多类型：对称振子，单极子天线，V-形偶极子，折合振子，环天线，八木天线(YAGI-UDA)，对数周期偶极子天线（LPDA ），行波线天线，等等。
前面六类线天线都是窄带天线，后面两类是宽带天线。
在窄带线天线中，电流从馈电点流向天线的末端，产生反射并在线天线上建立起驻波型的电流分布。
偶极子天线上的电流可以近似为)(2)]2(sin[)(2zj z j L j m m e e e j I z L I z I ββββ-=-=-， 2L z < （1）右边括号内第一项是外向行波，第二项是反射波。
在开路端电流反射系数是-1，所以第二项前面是负号。
当天线上第二项反射波很小时，可以看成是行波天线。
行波天线的作用类似于导波结构，而谐振天线支持驻波，类似于谐振回路。
在天线末端加上匹配负载吸收剩余电磁能量，可以防止反射波的产生。
对于很长的线天线，由于电流沿着天线流动时不断地辐射，能量不断地消耗掉，仅仅有很少的电磁能量到达天线末端，也可以看成是行波天线。
行波天线是宽带天线的一种类型。
最简单的行波线天线是仅仅传输行波的单根长线，如图1所示。
图1. 非常长的行波线天线所谓长传输线是指其长度大于半波长。
图1中R L 是 防止末端反射的匹配负载。
首先，为了简化分析，假设地平面的作用可以忽略，即天线是在自由空间之中。
当出现不完善地平面时称行波长线为Beverage 天线或波天线。
可以用镜像法来评估不完善地平面的作用。
其次，假设馈电点的精细结构并不重要。
如图1所，用同轴线对长线天线馈电。
当L d <<时垂直段的辐射作用可以忽略。
最后，假设沿着长线辐射损耗和欧姆损耗比较小，也就是说，衰减可以忽略。
线上的电流幅值不变，相速等于自由空间的相速，电流可写为z j m t e I z I β-=)( （2）式（2）表示沿+z 方向传播的不衰减行波，相位常数为β。
式（2）表示了一个均匀线电流源。
根据第一章的讨论，一个沿Z 轴的线电流源的远区辐射电场强度为⎰-'-''=22cos )(sin 4ˆL Lz j rj z d e z I r e j θββθπωμθE （3）其中线源电流分布为)(z I '，长度为L 。
北大天线理论课件：第四章 行波天线
第四章行波天线天线上电流按行波分布的天线称为行波天线（Travelling Wave Antenna）。
行波天线具有如下特点：1)电流为行波分布，不存在反射电流；2)输入阻抗和方向图对频率变化不敏感；3)频带宽，绝对带宽可达12~(；:)34)效率低。
常用的行波天线主要有菱形天线、V形天线和螺旋天线等，用于短波波段的无线通信。
§4.1 长导线天线长度大于一个波长、其上电流按行波分布的导线构成的天线，称为长导线天线。
为使导线上传输单一的行波电流，通常在其末端接一匹配负载R以抑制反L射波，见下图所示。
行波长导线天线4.1.1 辐射场假设导线沿z 轴放置，线上电流幅度相等、相位连续滞后。
线上电流可以表示成：()'0'jkz eI z I -=远区辐射场为：()()()()θθθπηθλπθθθcos 12cos 12sin sin 4sin 60cos 120'cos 00''-⎥⎦⎤⎢⎣⎡-==------⎰kl kl e r e klI j dz e e r I j E kl j jkr z r jk l jkz 式中r 为原点到场点的距离，θ为射线与z 轴之间的夹角。
由此得到长导线天线的方向函数为：()()()θθθθcos 12cos 12sin sin -⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=klkl F 下图是根据上式画出的行波长导线天线的方向图。
长导线天线方向图随长度的变化导线长度为λ5=l 时的立体方向图如上图所示。
方向图特点：1) 沿轴线方向没有辐射；2) 随l 增长，最大辐射方向逐渐靠近轴线，同时主瓣变窄，副瓣增大、数目增多；3) 当λl 很大时，主瓣方向随λl 的变化很小，方向性具有宽频带特性。
4.1.2 性能参数1) 最大辐射角与零点位置 方向函数可以改写成：()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛=θθθcos 12sin 2cot kl F当l 很长时，()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-θcos 12sin kl 项随θ的变化比⎪⎭⎫ ⎝⎛2cot θ项要快得多，天线的最大辐射方向由()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-θcos 12sin kl 决定。
天线与电波传播宋铮习题答案
天线与电波传播宋铮习题答案第⼀章习题参考答案（仅供参考）1. 解：电基本振⼦放置于Z轴上，其空间坐标如右图所⽰。
（1）辐射场的传播⽅向为径向；电场⽅向为；磁场⽅向为；（注：这⾥表⽰的是电基本振⼦的远区辐射场）（2）电基本振⼦辐射的是线极化波。
（3）过M点的等相位⾯是⼀个球⾯，所以远区辐射场是球⾯波；⼜因为与成正⽐，则球⾯波⼜是⾮均匀的。
（4）M点的电场与磁场之间有如下关系：（5）从电基本振⼦的远区辐射场表达式可见：与电流⼤⼩、空间距离及电长度以及⼦午⾓有关。
（6）从电基本振⼦辐射场的表达式可知：当时，电场有最⼩值；当时，电场有最⼤值；磁场⽆⽅向性。
（注：也可以⽤电磁场的⽅向图来说明。
）（7）电基本振⼦的E⾯和H⾯的⽅向图如下图所⽰。
5、解：（1）电基本振⼦的归⼀化⽅向函数为：因为是指主瓣最⼤值两边两个零辐射⽅向之间的夹⾓。
由此可知：→?取，则。
因为是指主瓣最⼤值两边场强等于最⼤值0.707的两个辐射⽅向之间的夹⾓。
由此可知：→?取，则。
（2）磁基本振⼦的E⾯图为电基本振⼦的H⾯图，H⾯图为电基本振⼦的E⾯图。
所以，其和的计算过程于电基本振⼦的类似，从略。
8、解：本题考察对半功率点波瓣宽度的理解。
因为，所以；从图上可以看出点是半功率点，其场强⼤⼩为：，其中为的场强。
由于场强与成正⽐，则的场强是点场强的，即。
故有。
10、解：已知天线1的，；天线2的，。
（1）由可得：（2）由可得：（3）由可得：→??→?? ????→??14、解：接收天线的有效接收⾯积为将，代⼊，则可得。
29、解：如图所⽰，这是⼀个4元均匀直线阵，,,,d=0.25λ。
在通⽤直线阵阵因⼦图形中取下本题对应的图形如下：（1）先求E⾯(yoz)⽅向图,,因为相邻阵元之间的相位差为式中为射线与z轴夹⾓。
阵因⼦为：元因⼦为:则E⾯的⽅向函数为：则E⾯的⽅向图为：（2）再求H(xoy)⾯⽅向图,因为相邻阵元之间的相位差仍为式中为射线与x轴夹⾓。
mimo书籍推荐
2
毫米波通信技术与系统
价格：45
包括：毫米波通信系统设备使用的传输线和部（器）件、毫米波天线、毫米波传播与信道特性以及相应的抗衰落技术、宽带数字通信中的编码调制和均衡、无线宽带交换技术、毫米波卫星通信和地面通信系统。书中对有关技术的基本概念、原理、系统构成和通信协议、工程应用及发展等进行了较系统的论述。
5
MIMO技术原理及应用
价格48
《MIMO技术原理及应用》系统地介绍了MIMO技术相关原理、应用及技术难点，分析了MIMO技术的现状和存在的问题，具体内容包括MIMO信道建模、衰落信道的容量、MIMO信道的容量、分集技术、空时编码技术、MIMO系统检测算法、MIMO中继信道、MIMO-OFDM系统和MIMO天线设计。
预购买书籍清单：
1
雷达信号处理基础
价格：55
本书译自国际著名雷达信号处理专家Mark A. Richards教授编写的教科书。该书介绍了雷达系统与信号处理的基本理论和方法，主要内容包括：雷达系统导论、雷达信号模型、脉冲雷达信号的采样和量化、雷达波形、多普勒处理、检测基础原理、恒虚警率检测、合成孔径雷达成像技术、波束形成和空-时二维自适应处理导论。书中包含了大量反映雷达信号处理最新研究成果和当前研究热点的补充内容，提供了大量有助于读者深入的示例。该书对基础理论和方法进行了详尽的介绍与深入严谨的论述，是一本雷达信号处理领域中高水平的教科书。
12
本书首先简要介绍MATLAB语言和程序设计方法，然后分章节介绍常用的线性分组码、卷积码、Turbo码、TPC码和LDPC码的编/译码原理和算法，给出编码、译码和联合仿真的MATLAB代码和注释，并对信道编码在深空通信中的应用进行介绍，给出仿真流程和仿真结果，最后介绍MATLAB提供的各种信道仿真模型和误比特率计算和分析工具。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
式中，r为原点至场点的距离;θ为射线与z轴之间的夹角。由上 式可得行波单导线的方向函数为
第3章 行波天线
2 1 20
m
负载
4 3
图3―1―5 菱形天线的辐射
第3章 行波天线
证明：如图所示菱形天线的原理 示意图，半锐角
A1
20
B2
m
负载
m1为单导线最大辐射方向与导线 轴间的夹角。
向菱的长对角线方向。
0 m1 arccos1 2l
4 3
图3―1―5 菱形天线的辐射
第3章 行波天线
3.菱形天线的尺寸选择及其变形天线
当通信仰角Δ0确定以后，选择主瓣仰角等于通信仰角。由
菱形天线的垂直平面方向函数可知，为使f(Δ0)最大，可分别确 定式（3―1―9）各个因子为最大，要使第三个因子为最大，应 有sin(kHsinΔ0)=1，即选择天线架高
（2）导线长度愈长，最大辐射方向愈靠近轴线方向，同 时主瓣愈窄，副瓣愈大且副瓣数增多。 （3）当l/λ很大时，主瓣方向随l/λ变化趋缓，即天线的方 向性具有宽频带特性。 看动画
m
5 2.5° 4 0.5° 2 9°
＝0 °
z
m
＝0 °
z
m
＝0 °
z
图3―1―2 行波单导线的方向图
l
5.97 10lg(lg
l
0.915)dB
(3―1―5)
第3章 行波天线
3.1.2 菱形天线
1. 菱形天线的结构和工作原理 为了增加行波单导线天线的增益，可以利用排阵的方 法。用4根行波单导线可以构成如图3―1―4所示的菱形天线 (Rhombic Antenna)。菱形天线水平地悬挂在四根支柱上，从
式中φ为从菱形长对角线量起的方位角。在上述两个平
面上电场仅有水平分量。方向图可由以上两式绘出，如图 3―1―7所示。一般而言，菱形天线每边的电长度愈长，波 瓣愈窄，仰角变小，副瓣增多。
第3章 行波天线
(a) (b)
图3―1―7 菱形天线的方向图 (a)水平平面方向图；(b)过长轴的垂直平面方向图
1 20
e jkz l2 l
A
1
m
F
2
B
E
负载 4 3
第3章 行波天线
(d) 0 2 i r p
由此可见，1～2、1～4线最大辐射方向指向锐角对角线方向。 (3) 同理可得2～3、3～4线最大辐射方向指向锐角对角线方向
。
由此可见，菱形天线的最大辐射方向指向锐角对角线方向。
(a) (b) (c)
(a)l=λ;(b)l=1.5λ;(c)l=3λ
第3章 行波天线
2 40 2 00 1 60
Rr /
1 20 80 40 0 0 1 2 3 l / 4 5 6
图 3―1―3
第3章 行波天线
最大辐射角的求解，可通过对F(θ)取导数来计算，也可以近似
计算如下：当l/λ很大时，方向函数中
I1 E 4 E 1
0
E 1 (a) I4 ＝－I1 (b)
图3―1―6 菱形天线的工作原理
第3章性地分析了菱形天线的方向特性。欲定量分 析，其推导较繁，下面仅给出在理想地面上的公式。
过长轴的垂直平面的方向函数为
8cos 0 2 kl f ( ) sin [ (1 sin 0 cos )]sin( kH sin ) 1 sin 0 cos 2
H
接馈线
图 3―1―4
第3章 行波天线
由于菱形天线两线之间的距离是变化的，故菱形
线上各点的特性阻抗不等，从锐角端的600～700Ω变 化到钝角处的1000Ω。各点特性阻抗的不均匀性引起
天线上局部的反射，从而破坏行波状态。为了使特性
阻抗变化较小，菱形的各边通常用2～3根导线并在钝 角处分开一定距离，使天线导线的等效直径增加，以 减小天线各对应线段的特性阻抗的变化。菱形天线的 最大辐射方向位于通过两锐角顶点的垂直平面内，指 向终端负载方向，具有单向辐射特性。
第3章 行波天线
行波单导线的辐射场可由式（3―1―2）计算获得，求解菱 形天线的辐射场即相当于求解四根导线在空间的合成场。如何 才能使菱形天线获得最强的方向性，并使最大辐射方向指向负 载方向呢？这可以通过适当选择菱形锐角2θ0 、边长l来实现。 如图3―1―5所示，选择菱形半锐角
0 m arccos(1
2l
)
(3―1―6)
即菱形四根导线各有一最大辐射方向指向长对角线方向，下 面将证明图3―1―5中4个带阴影波瓣能在长对角线方向同相叠加。 参考图3―1―6(a)，在长对角线方向，1、2两根行波导 线合成电场矢量的总相位差应该由下列三部分组成：
r i E
(3―1―7)
kl sin[ (1 cos )] 2 F ( ) sin kl (1 cos ) 2
(3―1―3)
第3章 行波天线 根据上式可画出行波单导线的方向图如
图3―1―2所示，由图可以看出行波单导线的方向性具有如下 特点： （1）沿导线轴线方向没有辐射。这是由于基本振子沿轴线方向 无辐射之故。
菱形天线的一只锐角端馈电，另一只锐角端接一个与菱形天
线特性阻抗相等的匹配负载，使导线上形成行波电流。菱形 天线可以看成是将一段匹配传输线从中间拉开，由于两线之 间的距离大于波长，因而将产生辐射。菱形天线广泛应用于 中、远距离的短波通信，它在米波和分米波也有应用。
第3章 行波天线
l
20 接特性 阻抗
3.1 行波单导线及菱形天线
设输入端电流为I0， 忽略沿线电流的衰减， 则线上电流分布为
I ( z) I 0e jkz（3―1―1）
图3―1―1 行波单导线及坐标
第3章 行波天线
行波单导线辐射场的分析方法与对称振子相似，即把天线 分割成许多个电基本振子，而后取所有电基本振子辐射场的总 和，故
p
i r p kl kl cosarccos1 2l
2l -kl kl 1 - 0 2l 2l
第3章 行波天线
由此可见A、B两点处的线元最大辐射方向指向锐角对角线方向， 所以1~2、2～3线最大辐射方向指向锐角对角线方向。 （2）1～2、1～4线上的线元 l1 , l，如图所示。 4 (a) 1～2、1～4线是传输线的 对应线，所以线上对应点电流反 相 i (b) 由图可见两线元在锐角 对角线上射程差为零 r 0 (c) 由线元的辐射特性可知， 两线元的场极化相反 p
吸收电阻 2 馈电 H 合成方向图
第3章 行波天线
同引起的相位差，线上各对应点电流滞后kl，即ΔΨi=-kl；
ΔΨE为电场的极化方向所引起的相位差，由图可直观地看出 ΔΨE=π，将这些关系代入式(3―1―7)，可以得出总相位差
kl cos 0
0 m
kl kl (1
2l
) kl 0
(3―1―8)
即长对角线方向上导线1、2的合成场同相叠加。
第3章 行波天线
再研究行波导线1和4，如图3―1―6（b），在长对角线
方向上射线行程差引起的相位差ΔΨr=0，电流相位差ΔΨi=π， 电场极化相位差ΔΨE=π，因此总相位差ΔΨ=2π。
根据以上分析，构成菱形天线的四条边的辐射场在长对
射程差
20
负载
4 3
AE BF l1 l2 cos m1 l cos m1
r kl cosarccos1 2l (c) p : 由行波单导线的辐射特性可知， l1 , l2 产生的场的
极化如图所示。
相位差
l cosarccos1 2l
i
:
行波单导线上的电流相位因子为 e jkz l2 jkl l1 1 ，B点： jkl l1 l 2 B A点： e e A F 1 i k l1 l kl1 kl E
m
r :如图所示， AE l2 cos m1 , BF l1 cos m1
(3―1―9)
式中,Φ0为菱形的半钝角;Δ为仰角;H为天线的架设高度。
第3章 行波天线
当Δ=Δ0时（Δ0为最大辐射方向仰角），水平平面的
方向函数为
f ( )
cos( 0 ) cos( 0 ) [ 1 sin( 0 ) cos 0 1 sin( 0 ) cos 0 kl kl sin{ [1 sin( 0 ) cos 0 ]}sin{ [1 sin(( 0 ) cos 0 ]} 2 2 (3―1―10)
这样1～2、1～4、2～3和3～4四根行波单导线各有一主瓣指 (1)在1～2、2～3线上，A点、B点的对应元 l1 、l 2 在长对角
线方向上的场点产生的场的相位差为 i r p i , r , p 分别为两线元的电流相位差、射线行程差相位差、 极化相位差。
第3章 行波天线
2l
上式适用于l/λ很大时的最大辐射角的计算。
第3章 行波天线
行波天线的输入阻抗近似为一纯电阻，可以利用坡印廷矢
量在远区封闭球面上的积分求出辐射电阻，如图3―1―3所示， 与驻波天线的辐射阻抗图1―4―5对比，可以看出，行波单导线
的阻抗具有宽频带特性。