第7章 面天线 《微波技术与天线(第2版)》课件
合集下载
微波技术与天线课件
定,是无耗互易网络,每对端口相互隔离:
其中一对匹配:
S12 S34 0 S11 S22 0
(20-6) (20-7)
符合上述条件的即可称为定向耦合器，其［S］矩阵是
微波技术与天线课件
三、四口网络的一般性质
0 0 S13 S14
[S]
0
0
S23
S24
S13 S14
S23 S24
微波技术与天线课件
多口元件
如图：假设有N个端口。我们大概就用这样一个S 矩阵来分析多端口元件。
s11 s12
s21
s22
sn1
sn 2
s1n a1 b1
s2n
a2
b2
snn
an
bn
微波技术与天线课件
多口元件
它的物理概念非常清楚，由入射进去的激励
波 a1,a2……an ， 通 过 网 络 ， 出 来 变 成 b1,b2……bn 。 因 此 上 面 矩 阵 可 以 简 化 为
口网络的三个端口不可能同时匹配。除了三端口
以外，二端口以上的微波网技术络与天都线课可件以全匹配。
一、三口网络的一般性质
2. 无耗非互易三口网络 无耗非互易网络：Sij≠Sji ［性质］无耗非互易三口网络的三个端口可以完全匹配。 典型的就是环形器,有两种典型的理想矩阵对应不同 的环行器：
微波技术与天线课件
平
等 端
分相位
幅输入 反相等
二、三口元件
2. 铁氧体环行器——环行元件
3
1
2
0 0 1 [S] 1 0 0
0 1 0
理想s矩阵
[例1] 理想环行器端口③接匹配负载 L，即o 可构成二 端口隔离器。
其中一对匹配:
S12 S34 0 S11 S22 0
(20-6) (20-7)
符合上述条件的即可称为定向耦合器，其［S］矩阵是
微波技术与天线课件
三、四口网络的一般性质
0 0 S13 S14
[S]
0
0
S23
S24
S13 S14
S23 S24
微波技术与天线课件
多口元件
如图：假设有N个端口。我们大概就用这样一个S 矩阵来分析多端口元件。
s11 s12
s21
s22
sn1
sn 2
s1n a1 b1
s2n
a2
b2
snn
an
bn
微波技术与天线课件
多口元件
它的物理概念非常清楚，由入射进去的激励
波 a1,a2……an ， 通 过 网 络 ， 出 来 变 成 b1,b2……bn 。 因 此 上 面 矩 阵 可 以 简 化 为
口网络的三个端口不可能同时匹配。除了三端口
以外，二端口以上的微波网技术络与天都线课可件以全匹配。
一、三口网络的一般性质
2. 无耗非互易三口网络 无耗非互易网络：Sij≠Sji ［性质］无耗非互易三口网络的三个端口可以完全匹配。 典型的就是环形器,有两种典型的理想矩阵对应不同 的环行器：
微波技术与天线课件
平
等 端
分相位
幅输入 反相等
二、三口元件
2. 铁氧体环行器——环行元件
3
1
2
0 0 1 [S] 1 0 0
0 1 0
理想s矩阵
[例1] 理想环行器端口③接匹配负载 L，即o 可构成二 端口隔离器。
《微波技术与天线》课件
《微波技术与天线》PPT 课件
这个PPT课件将为您介绍微波技术与天线的基本概念和应用，从微波技术的 发展历程，到微波器件、微波天线、微波信号传输、微波测量技术、微波辐 射安全等多个方面进行深入讲解。
一、微波技术概述
微波技术的发展历程，基本特征以及在通信领域的应用。
二、微波器件
微波器件的分类
介绍不同类型的微波器件，如微波管、半导 体器件和微波集成电路。
微波天线的设计 与制造
提供设计和制造微 波天线的关键步骤 和技术。
四、微波信号传输
1 微波信号的特点
2 微波信号的传输方式
介绍微波信号的特点，如频率和传输距离。
讲述微波信号的不同传输方式，如无线和 光纤传输。
3 微波信号的功率损耗ຫໍສະໝຸດ 4 微波信号的干扰与抗干扰方法
解释微波信号传输中的功率损耗问题及其 影响。
半导体器件
讲述半导体器件在微波技术中的重要性和功 能。
微波管
深入解释微波管的工作原理和应用。
微波集成电路
介绍微波集成电路的设计和制造过程。
三、微波天线
微波天线的基本 原理
解释微波天线的工 作原理和其在通信 中的作用。
微波天线的分类
介绍不同类型的微 波天线，如方向性 天线和宽带天线。
微波天线的参数
讲述微波天线的常 见参数和它们的意 义。
提供微波信号干扰及其抗干扰方法的详细 信息。
五、微波测量技术
微波测量的基本 原理
介绍微波测量的基 本原理和常见应用。
微波频率计的工 作原理
解释微波频率计的 工作原理以及它在 微波测量中的作用。
微波功率计的工 作原理
深入讲解微波功率 计的工作原理和它 在微波测量中的应 用。
这个PPT课件将为您介绍微波技术与天线的基本概念和应用，从微波技术的 发展历程，到微波器件、微波天线、微波信号传输、微波测量技术、微波辐 射安全等多个方面进行深入讲解。
一、微波技术概述
微波技术的发展历程，基本特征以及在通信领域的应用。
二、微波器件
微波器件的分类
介绍不同类型的微波器件，如微波管、半导 体器件和微波集成电路。
微波天线的设计 与制造
提供设计和制造微 波天线的关键步骤 和技术。
四、微波信号传输
1 微波信号的特点
2 微波信号的传输方式
介绍微波信号的特点，如频率和传输距离。
讲述微波信号的不同传输方式，如无线和 光纤传输。
3 微波信号的功率损耗ຫໍສະໝຸດ 4 微波信号的干扰与抗干扰方法
解释微波信号传输中的功率损耗问题及其 影响。
半导体器件
讲述半导体器件在微波技术中的重要性和功 能。
微波管
深入解释微波管的工作原理和应用。
微波集成电路
介绍微波集成电路的设计和制造过程。
三、微波天线
微波天线的基本 原理
解释微波天线的工 作原理和其在通信 中的作用。
微波天线的分类
介绍不同类型的微 波天线，如方向性 天线和宽带天线。
微波天线的参数
讲述微波天线的常 见参数和它们的意 义。
提供微波信号干扰及其抗干扰方法的详细 信息。
五、微波测量技术
微波测量的基本 原理
介绍微波测量的基 本原理和常见应用。
微波频率计的工 作原理
解释微波频率计的 工作原理以及它在 微波测量中的作用。
微波功率计的工 作原理
深入讲解微波功率 计的工作原理和它 在微波测量中的应 用。
微波与天线课本总结(优秀)上课讲义精选全文
可编辑修改精选全文完整版微波技术与天线（第二版）总结绪论微波频段：300MHz－3000GHz微波波长：0.1mm—1m （分米波，厘米波，毫米波，亚毫米波）微波的特点：似光性，穿透性，宽频带特性，热效应特性，散射特性，抗低频干扰特性，视距传播特性，分布参数的不确定性，电磁兼容和电磁环境污染。
分析方法：场的分析方法，路的分析方法。
（微波网络）一、均匀传输线理论1.1、均匀传输线方程及其解1.1.1传输线的分类：双导体传输线，金属波导管，介质传输线。
分析方法: 场分析法，等效电路法。
1.1.2传输线的工作特性参数（1）特性阻抗—传输线上行波的电压与电流的比值对于均匀无耗传输线特性阻抗：（2）传播常数γ（3）相速υp —传输线上行波等相位面沿传输方向的传播速度（4）传输线的波长1.2、传输线阻抗与状态参量1.2.1均匀无耗传输线三个重要的物理量 （1）输入阻抗—传输线上任意一点处的输入电压和输入电流之比值。
对无耗均匀传输线, 线上各点电压U(z)、 电流I(z)与终端电压Ul 、终端电流的关系如下：（2） 反射系数—传输线上任意一点处的反射波电压（或电流）与入射波电压（或电流）之比。
（3）电压驻波比—传输线上电压最大值与电压最小值之比。
1.3、无耗传输线的状态分析 1.3.1传输线的三种工作状态 （1）行波状态 ➢ 沿线电压和电流振幅不变，驻波比等于1 ➢ 电压和电流在任意点上都同相➢传输线上各点阻抗均等于传输线特性阻抗（2）纯驻波状态 ➢ 终端短路 ➢ 终端开路➢终端接纯电抗 Z in= ±j X（3）行驻波状态当微波传输线终端接任意复数阻抗负载时, 由信号源入射的电磁波功率一部分被终端负载吸收, 另一部分则被反射, 因此传输线上既有行波又有纯驻波, 构成混合波状态, 故称之为行驻波状态。
1.3.2无耗传输线两个重要的特性（1）λ/4 阻抗变换性—无耗传输线上距离为λ/4的任意两点处输入阻抗的乘积均等于传输线特性阻抗的平方。
微波技术与天线课件第章(“天线”相关文档)共43张
完成某些向波运道的动转接时、复接接与收分到接, 还的有频某些率波道会的信下号降可能。需要这再生就后继是续多传输卜, 故勒这一效类站应的设。备最可多以; 中继证站明是处,于线当路中飞间行不上目、下话
路的站, 可分为信码再生中继和非再生中继, 在 SDH系统中一般采用再生中继方式, 它可以去掉传输中引入的噪声、干扰和失真, 这也体现了
右面时, 使喇叭右侧的能量较大而左侧较小, 这时等效为主模TE10和高次 模TE20按图中相位关系叠加, 即右侧是两个模式分量的相加, 而左侧是两 个模式分量的相减; 当目标在喇叭中心线左面时, 激起的TE20模极性与 上述情形相反。于是只要设法从喇叭馈源中取出TE20模, 它的幅度随目
标偏离天线轴而增加, 相位取决于偏离方向而相差180°, 从而为单脉冲接收机
相控阵雷达实际上是阵列天线的一种应用, 它由为数众多的天线单 元组成的阵列, 在计算机的控制下对各天线单元的射频功率和相位进行 控制，从而实现波束的扫描。由前面阵列天线的原理可知：当馈送给 阵列天线单元的微波载波幅度与相位不同时, 就得到不同的天线阵列辐 射方向图, 当随着时间的变化连续不停地改变单元之间的相位时, 便能 使形成的波束在一定的空间范围内扫描。这就是称其为“相控阵雷达” 的原因。
从原理上讲利用天线波束尖端的最强方向指向目标从而测定目标的方 位是准确的，但由天线方向图可知，波束最强的方向附近，对方向性是很 不敏感的，这给测向带来了较大的误差，因此这种方法适合搜索雷达而不 适合跟踪雷达。
(3) 测速
由振荡源发射的电磁波以不变的光速c传播时, 如果接收者相对振荡
源是不动的, 那么它在单位时间内所收到的振荡数目与振荡源产生的相同;
1. 微波中继转接方式
按传输信号的形式，微波中继通信可分为模拟微波中继通信和数 字微波中继通信。按中继方式可分为基带转接、中频转接和微波转接 三种。 所谓基带转接，是在中继站首先将接收到载频为fI的微波信号经 混频变成中频信号, 然后经中放送到解调器, 解调还原出基带信号, 然后 又对发射机的载波进行调制, 并经微波功率放大后, 以载频fI′发射出去 。所谓中频转接，是指在中继站将接收到的载频为fI的微波信号经混 频变成中频信号, 然后经中放后直接上变频得到载频为fI′微波信号, 最
路的站, 可分为信码再生中继和非再生中继, 在 SDH系统中一般采用再生中继方式, 它可以去掉传输中引入的噪声、干扰和失真, 这也体现了
右面时, 使喇叭右侧的能量较大而左侧较小, 这时等效为主模TE10和高次 模TE20按图中相位关系叠加, 即右侧是两个模式分量的相加, 而左侧是两 个模式分量的相减; 当目标在喇叭中心线左面时, 激起的TE20模极性与 上述情形相反。于是只要设法从喇叭馈源中取出TE20模, 它的幅度随目
标偏离天线轴而增加, 相位取决于偏离方向而相差180°, 从而为单脉冲接收机
相控阵雷达实际上是阵列天线的一种应用, 它由为数众多的天线单 元组成的阵列, 在计算机的控制下对各天线单元的射频功率和相位进行 控制，从而实现波束的扫描。由前面阵列天线的原理可知：当馈送给 阵列天线单元的微波载波幅度与相位不同时, 就得到不同的天线阵列辐 射方向图, 当随着时间的变化连续不停地改变单元之间的相位时, 便能 使形成的波束在一定的空间范围内扫描。这就是称其为“相控阵雷达” 的原因。
从原理上讲利用天线波束尖端的最强方向指向目标从而测定目标的方 位是准确的，但由天线方向图可知，波束最强的方向附近，对方向性是很 不敏感的，这给测向带来了较大的误差，因此这种方法适合搜索雷达而不 适合跟踪雷达。
(3) 测速
由振荡源发射的电磁波以不变的光速c传播时, 如果接收者相对振荡
源是不动的, 那么它在单位时间内所收到的振荡数目与振荡源产生的相同;
1. 微波中继转接方式
按传输信号的形式，微波中继通信可分为模拟微波中继通信和数 字微波中继通信。按中继方式可分为基带转接、中频转接和微波转接 三种。 所谓基带转接，是在中继站首先将接收到载频为fI的微波信号经 混频变成中频信号, 然后经中放送到解调器, 解调还原出基带信号, 然后 又对发射机的载波进行调制, 并经微波功率放大后, 以载频fI′发射出去 。所谓中频转接，是指在中继站将接收到的载频为fI的微波信号经混 频变成中频信号, 然后经中放后直接上变频得到载频为fI′微波信号, 最
微波技术与天线PPT课件
4
可编辑
§1.1 微波及其特点
电磁波：原理上频率从0到无穷大。
3Hz30Hz300Hz 3kHz30kHz300kHz3MHz30MHz300MHz3GHz30GHz300GHz3000G Hz
105km104km103km102km10km1km 102m 10m 1m 0.1m 1cm 1mm 0.1mm 10mm
• 微波可以穿过生物体，即能够深入物质（介质）内部，
利用微波可以研究分子和原子核的结构。 --近代微波 波谱学和量子电子学所依据的基本物理基础。
4 ）非电离性 微 波的量子能量较小，不能改变物质的内部结
构。--探索物质的内部结构。
10
3. 微波的研究方法
场的方法
研
究
方
法
路的方法
可编辑
麦克斯韦方程组 求波动方程的特解 得到场的时空变化
20世纪20年代初 短波通信
20世纪60年代 卫星通信
20世纪80年后 移动通信
16
可编辑
▪ 通信
蓝牙技术
移动通信
GPS
卫星通信
广播电视 中继通信
网络 WLA N
国外发达国家的微 波中继通信在长途 通信网中所占的比 例高达50%以上。
无线微波接入
紧急状态下 的通信
17
▪ 电子对抗
电子干扰
可编辑
主动干扰 抗干扰
波长范围
(cm)
30-15 15-7.5 7.5-3.75 3.75-2.5 2.5-1.67 1.67-1.11 1.11-0.75 0.75-0.5 0.5-0.375 0.375-0.3
8
可编辑
2. 微波的特点
1）波长短
与地球上一般物体的尺寸相比在同一数量级或 更小。当微波照射到这些物体时将产生显著的 反射。由其似光性（会聚）和直线传播的特点， 可以确定物体的方位和距离。
可编辑
§1.1 微波及其特点
电磁波：原理上频率从0到无穷大。
3Hz30Hz300Hz 3kHz30kHz300kHz3MHz30MHz300MHz3GHz30GHz300GHz3000G Hz
105km104km103km102km10km1km 102m 10m 1m 0.1m 1cm 1mm 0.1mm 10mm
• 微波可以穿过生物体，即能够深入物质（介质）内部，
利用微波可以研究分子和原子核的结构。 --近代微波 波谱学和量子电子学所依据的基本物理基础。
4 ）非电离性 微 波的量子能量较小，不能改变物质的内部结
构。--探索物质的内部结构。
10
3. 微波的研究方法
场的方法
研
究
方
法
路的方法
可编辑
麦克斯韦方程组 求波动方程的特解 得到场的时空变化
20世纪20年代初 短波通信
20世纪60年代 卫星通信
20世纪80年后 移动通信
16
可编辑
▪ 通信
蓝牙技术
移动通信
GPS
卫星通信
广播电视 中继通信
网络 WLA N
国外发达国家的微 波中继通信在长途 通信网中所占的比 例高达50%以上。
无线微波接入
紧急状态下 的通信
17
▪ 电子对抗
电子干扰
可编辑
主动干扰 抗干扰
波长范围
(cm)
30-15 15-7.5 7.5-3.75 3.75-2.5 2.5-1.67 1.67-1.11 1.11-0.75 0.75-0.5 0.5-0.375 0.375-0.3
8
可编辑
2. 微波的特点
1）波长短
与地球上一般物体的尺寸相比在同一数量级或 更小。当微波照射到这些物体时将产生显著的 反射。由其似光性（会聚）和直线传播的特点， 可以确定物体的方位和距离。
《天线技术》 PPT课件
2rl
25
H
E
0sI sine 2r
0sI sine 2r
jk jk r
r
小电流环电磁场的性质： ① 电场与磁场在空间相互垂直，均与r 成反比； ② 电场与磁场在时间上相差180度，平均坡印廷矢量 为实数，且沿r 方向，为横电磁波； ③ 电场与磁场的比值等于 120 ； ④ 具有方向性，在 90 度方向有最大辐射； ⑤场与环的面积成正比，与环的形状无关。
21
只有磁流和磁荷时限定形式的麦克斯韦方程：
(Em
Hm
)
Jm
H m
t
(Em )
t
H m m (Em ) 0
比较电流和电荷产生的场与磁流和磁荷产生的场所得
出的对偶关系为
He
Em ,
Ee
Hm,
J
Jm
,
m,
,
,
1
22
磁基本振子：一段长度远小于波长，其上磁流等幅同 相分布的细导线。
I
Im
E
E
H
Hm
Hm
Em
说明：磁荷与磁流是假想的，到目前为止，在自然界 中并没有发现磁荷与磁流的存在。
20
引入磁流、磁荷后 的麦克斯韦方程：
H
E
J
E
Jm
t
H
t
D
B m
只有电流和电荷时限定形式的麦克斯韦方程：
H e
Ee
J
Ee
t H e
t
Ee H e 0
2. 已知电基本振子长为1米，其中电流为 i 10 cos3.14 106t(A),
求 r 10Km, 300 处的平均功率流密度 Pav 。
天线越高越好吗？ 为什么？
25
H
E
0sI sine 2r
0sI sine 2r
jk jk r
r
小电流环电磁场的性质： ① 电场与磁场在空间相互垂直，均与r 成反比； ② 电场与磁场在时间上相差180度，平均坡印廷矢量 为实数，且沿r 方向，为横电磁波； ③ 电场与磁场的比值等于 120 ； ④ 具有方向性，在 90 度方向有最大辐射； ⑤场与环的面积成正比，与环的形状无关。
21
只有磁流和磁荷时限定形式的麦克斯韦方程：
(Em
Hm
)
Jm
H m
t
(Em )
t
H m m (Em ) 0
比较电流和电荷产生的场与磁流和磁荷产生的场所得
出的对偶关系为
He
Em ,
Ee
Hm,
J
Jm
,
m,
,
,
1
22
磁基本振子：一段长度远小于波长，其上磁流等幅同 相分布的细导线。
I
Im
E
E
H
Hm
Hm
Em
说明：磁荷与磁流是假想的，到目前为止，在自然界 中并没有发现磁荷与磁流的存在。
20
引入磁流、磁荷后 的麦克斯韦方程：
H
E
J
E
Jm
t
H
t
D
B m
只有电流和电荷时限定形式的麦克斯韦方程：
H e
Ee
J
Ee
t H e
t
Ee H e 0
2. 已知电基本振子长为1米，其中电流为 i 10 cos3.14 106t(A),
求 r 10Km, 300 处的平均功率流密度 Pav 。
天线越高越好吗？ 为什么？
微波技术与天线--第7章
1
7.1 口径面的辐射 7.2 抛物面天线 7.3 喇叭天线
2
• 口径面：指具有有限尺寸的平面或曲面，其上分布 有交变的电场和磁场。
• 口径面有各种形状，应用最多的是矩形和圆形口径 面。
• 分析方法：口径场法，即将口径面分解成惠更斯面 元，再运用叠加原理分析口径面的辐射特性。
第7章 口径面的辐射
14
Байду номын сангаас
第7章 口径面的辐射
20
7.2.3 抛物面天线的馈源
• 对馈源的基本要求
1）馈源方向图应与抛物面张角配合，使天线增益 因子最大。 2）馈源具有确定的相位中心，从而保证使相位中 心与焦点重合，形成同相分布的口径场。 3）馈源尺寸应尽可能小，以减少对抛物面辐射场 的遮挡。 4）馈源应有一定的工作带宽。
7.2 抛物面天线
• 抛物面天线由辐射器（馈源）和抛物面形状的金属反射体组 成，是微波雷达、微波通信设备中一种常用的定向天线。
图7a)-2-1 雷达中的抛物面天线 b) a ) ASR-23SS预警雷达天线； b ) 宇宙观测雷达天线
a)
b)
c)
d)
图7-2-2 几种常用的抛物面反射体形状
a)柱形抛物面 b)旋转抛物面 c)矩形截抛物面 d)桔瓣形截抛物面
• 馈源的种类很多，常见的有振子馈源、波导缝 隙馈源、喇叭馈源以及适用于抛物柱面天线的 线阵馈源。
第7章 口径面的辐射
7.1 口径面的辐射 7.2 抛物面天线 7.3 喇叭天线
2
• 口径面：指具有有限尺寸的平面或曲面，其上分布 有交变的电场和磁场。
• 口径面有各种形状，应用最多的是矩形和圆形口径 面。
• 分析方法：口径场法，即将口径面分解成惠更斯面 元，再运用叠加原理分析口径面的辐射特性。
第7章 口径面的辐射
14
Байду номын сангаас
第7章 口径面的辐射
20
7.2.3 抛物面天线的馈源
• 对馈源的基本要求
1）馈源方向图应与抛物面张角配合，使天线增益 因子最大。 2）馈源具有确定的相位中心，从而保证使相位中 心与焦点重合，形成同相分布的口径场。 3）馈源尺寸应尽可能小，以减少对抛物面辐射场 的遮挡。 4）馈源应有一定的工作带宽。
7.2 抛物面天线
• 抛物面天线由辐射器（馈源）和抛物面形状的金属反射体组 成，是微波雷达、微波通信设备中一种常用的定向天线。
图7a)-2-1 雷达中的抛物面天线 b) a ) ASR-23SS预警雷达天线； b ) 宇宙观测雷达天线
a)
b)
c)
d)
图7-2-2 几种常用的抛物面反射体形状
a)柱形抛物面 b)旋转抛物面 c)矩形截抛物面 d)桔瓣形截抛物面
• 馈源的种类很多，常见的有振子馈源、波导缝 隙馈源、喇叭馈源以及适用于抛物柱面天线的 线阵馈源。
第7章 口径面的辐射
微波技术与天线 微波元件PPT课件
2021/6/13
22
第22页/共69页
微波电抗性元件
• 微带元件的实现方法 • 预备知识 并联在传输线上的谐振回路 在传输线上并联一个或多个支节，这些支节等效于串联或并联谐振回路。
微带线中的串联电阻
2021/6/13
23
第23页/共69页
微波电抗性元件
• 微带元件的实现方法 • 串联电感和并联电容的实现原则I 微带线带条宽度变窄（特性阻抗增高），可等效成一个串联电感。 微带线带条宽度变宽（特性阻抗降低），可等效成一个并联电容。 注意 等效的前提是变窄或变宽的微带线长度<<工作波长，这样等效电感或电纳才能 与频率成线性关系。
l)
jZ0 tan(vp
l)
当λ/4 <l<λ/2时，输入阻抗为容性。
无论传输线的输入端是呈感性还是容性，其电抗与频率的 关系都是非线性的。
2021/6/13
低频时电感和电容的电抗与频率是成正比的。 二 者 之 间 区 别 的 主 要 原第2因9页就/共是69页微 波 传 输 线 为29分 布 参 数 元 件 ，
27
第27页/共69页
微波电抗性元件
• 微带元件的实现方法 • 并联电容的实现（方法I ） 图（a）中，带条宽度为W’较宽微带线段是特性阻抗为Z0’的低阻抗线段， Z0’ <<邻接微带线特性阻抗Z0：
其T型等效电l 路中的两l 个串联电感可略去l 不计，等效l 电路中只剩下一个并联电容。
BC
Z0'
2021/6/13
10
第10页/共69页
微波电抗性元件
• 波导元件的实现方法 • 电感膜片 电感膜片的相对并联电纳：
bL
BL Y0
天线PPT课件(完整版)
磁场：
kI0l sin 1 1 jkr H j 1 e 4 r jkr
§1.2 电基本振子
对于电场：
1 1 E jA j A H j
电场：
I 0l cos 1 1 jkr Er 1 e 2 2 r jkr kI 0l sin 1 1 1 jkr E j 1 e 2 4 r jkr kr E 0
2 A k A J A j J A j
2
洛伦兹条件：
A j
1 j
A
2 A k A J
2
1 E jA jA j A
kr 1
近区场辐射功率密度：
1 1 ˆE H ˆE H Wav Re E H Re r r 2 2
2 2 1 I 0l sin ˆ I 0l sin cos ˆj Wav Re r j 0 5 2 5 2 k 4 r k 8 r
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。
波阻抗：
kr 1
Zw E H
固有阻抗：
120 377
微波与天线PPT课件
天线的工作原理
总结词
天线的工作原理
详细描述
天线的工作原理基于电磁波的辐射和接收。当天线受到电流激励时，会在其周围产生电磁场，形成电 磁波的辐射。反之，当天线接收到电磁波时，会在其导体上产生感应电流，从而将电磁波能量转换为 电信号。天线的方向性和增益与其形状、尺寸和工作频率等因素有关。
天线的参数与性能
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
方式、增益等。
06 总结与展望
微波与天线技术的总结
01
技术发展历程
微波与天线技术自20世纪初诞生以来，经历了从基础理论到实际应用的
发展过程。初期主要应用于军事领域，随着技术的不断进步，逐渐扩展
到通信、雷达、导航、探测等民用领域。
02
关键技术突破
在发展过程中，出现了许多关键技术突破，如超宽带天线、智能天线、
05 案例分析
案例一：卫星通信天线
总结词
卫星通信天线是微波与天线技术的重要应用之一，主要用于卫星信号的接收和 发射。
详细描述
卫星通信天线通常由反射器和馈源组成，其尺寸和形状根据所服务的卫星轨道 和频率范围而有所不同。为了实现高效的信号传输，卫星通信天线需要精确地 指向卫星，这通常通过自动控制系统来实现。
系统集成与小型化
未来微波与天线技术将更加注重系统集成和小型 化，以提高设备的整体性能和便携性。这需要突 破现有技术的限制，探索新的材料和工艺方法。
新材料的应用
随着新材料技术的不断发展，新型材料如碳纳米 管、二维材料等将在微波与天线技术中得到广泛 应用，为技术的发展带来新的机遇和挑战。
环境适应性需求
随着应用领域的不断扩展，微波与天线技术对环 境适应性提出了更高的要求。如何提高设备的抗 干扰能力、稳定性以及在复杂环境下的性能表现 ，将是未来发展的重要方向。
《微波与天线》课件
方向性和增益
根据通信距离和覆盖范围需要，选择合适的天 线方向性和增益。
尺寸和形状
根据波长和系统要求设计合适的天线尺寸和形 状。
材料和制造工艺
选择合适的材料和制造工艺，以满足天线的性 能要求。
常见的微波与天线技术
抛物面天线
通过抛物面反射原理实现高增益 和方向性。
贴片天线
常见于无线通信设备和移动通信 技术中的小型天线。
螺旋天线
通过螺旋结构实现极化控制和宽 带性能。
结语和总结
微波与天线是现代通信和科学技术的关键基础。掌握微波与天线的基本原理 和设计要点对实现高效通信和系统性能至关重要。
《微波与应用领域、原理、分类、设计要点、 常见技术，并总结总结结语。
什么是微波与天线
微波与天线是电磁波及其传输和接收技术的核心组成部分。微波是一种高频电磁波，天线是用于接收和发送电 磁波的装置。
微波与天线的应用领域
通信
微波与天线在无线电通信、卫星通信等领域中 发挥着重要作用。
3 天线特性
天线的特性如增益、方向 性和频率响应对微波系统 的性能起着关键作用。
微波与天线的分类
根据频率
• 射频（RF）微波 • 微波 • 毫米波
根据结构
• 常见天线 • 阵列天线 • 反射天线
根据功能
• 发射天线 • 接收天线 • 双工天线
微波与天线的设计要点
频率选择
根据应用需求选择合适的频率范围和带宽。
医疗
微波与天线被用于医学领域，如磁共振成像 （MRI）和肿瘤治疗。
雷达
微波与天线被广泛应用于雷达系统，用于探测 目标、测距和测速。
遥感
微波与天线被用于地球观测和航空航天领域中 的遥感技术。
根据通信距离和覆盖范围需要，选择合适的天 线方向性和增益。
尺寸和形状
根据波长和系统要求设计合适的天线尺寸和形 状。
材料和制造工艺
选择合适的材料和制造工艺，以满足天线的性 能要求。
常见的微波与天线技术
抛物面天线
通过抛物面反射原理实现高增益 和方向性。
贴片天线
常见于无线通信设备和移动通信 技术中的小型天线。
螺旋天线
通过螺旋结构实现极化控制和宽 带性能。
结语和总结
微波与天线是现代通信和科学技术的关键基础。掌握微波与天线的基本原理 和设计要点对实现高效通信和系统性能至关重要。
《微波与应用领域、原理、分类、设计要点、 常见技术，并总结总结结语。
什么是微波与天线
微波与天线是电磁波及其传输和接收技术的核心组成部分。微波是一种高频电磁波，天线是用于接收和发送电 磁波的装置。
微波与天线的应用领域
通信
微波与天线在无线电通信、卫星通信等领域中 发挥着重要作用。
3 天线特性
天线的特性如增益、方向 性和频率响应对微波系统 的性能起着关键作用。
微波与天线的分类
根据频率
• 射频（RF）微波 • 微波 • 毫米波
根据结构
• 常见天线 • 阵列天线 • 反射天线
根据功能
• 发射天线 • 接收天线 • 双工天线
微波与天线的设计要点
频率选择
根据应用需求选择合适的频率范围和带宽。
医疗
微波与天线被用于医学领域，如磁共振成像 （MRI）和肿瘤治疗。
雷达
微波与天线被广泛应用于雷达系统，用于探测 目标、测距和测速。
遥感
微波与天线被用于地球观测和航空航天领域中 的遥感技术。
第7章 面天线 《微波技术与天线(第2版)》课件
相对场强
合成方向图
o
y 以 F 为圆心
的圆弧面
z F 馈源方向图
B
抛物面 方向图
圆面方向图 角度
a) 反射面的结构
b) 波束形成原理
图7-2-15 改变抛物面反射体形状形成余割波束
25
第7章 口径面的辐射
7.3 喇叭天线
将波导终端逐渐张开即形成喇叭天线
图a是将矩形波导的窄壁尺寸扩展形成的E面扇形喇叭。 图b是将矩形波导的宽壁尺寸扩展形成的H面扇形喇叭。 图c是将矩形波导的窄壁和宽壁同时扩展而形成的角锥 喇叭。 图d是将圆柱波导逐渐扩展而形成的圆锥喇叭 。
a)
b)
c)
图7-3-l 喇叭天线的基本形式 a) E面扇形喇叭； b) H面扇形喇叭； c) 角锥喇叭；
26
d)
d)圆锥喇叭 第7章 口径面的辐射
7.3.1 H面扇形喇叭天线
1. 推导条件
1）喇叭被矩形波导中的TE10模激励。 2）喇叭与辐射空间匹配。
（3）对增益因子的考虑。
图7-2-6 馈源的能量漏失
19
第7章 口径面的辐射
7.2.3 抛物面天线的馈源
对馈源的基本要求
1）馈源方向图应与抛物面张角配合，使天线增益 因子最大。 2）馈源具有确定的相位中心，从而保证使相位中 心与焦点重合，形成同相分布的口径场。 3）馈源尺寸应尽可能小，以减少对抛物面辐射场 的遮挡。 4）馈源应有一定的工作带宽。
个角度 m
m
arcsinπD1
m
x z’
θm z
线性相位分布的其它影响
o
（1）E 面的辐射场强有所下降。 （2）面积利用系数有所下降。
等相位面
图7-1-7 线性相位分布时 的主瓣方向
- 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)。
68
D1
H1 23dB
7
第7章 口径面的辐射
7.1.4 同相圆形口径面的辐射
1. 均匀分布 Es E＝0 常数
E je 2 jk rr 1 coE s 0π D 42•2 J u 1u
z
P(x, y, z)
对电大尺寸口径面，归一化方向性函数为
F J1u5
59
D
θ ES
r rs
θ
对电大尺寸口径面，归一
D1 HS
o
dxs
y
化方向性函数
ES φ dys
FE
sinu2 u2
u2
πD2
sin
D2 x
P’
图7-1-2 矩形平面口径及其坐标系
注：均FH匀分 布siun口1u1径面u的1 归πD一1 s化in方向性函数与均匀直
线阵的完全相同。
6
第7章 口径面的辐射
7.1.3 同相矩形口径面的辐射
2
m
E Ee Eje 2r1coE sD e dx H
s
jk r
0
D 12 j kxx sin 2 D x 1 s 2m
02 D 12
s －10 －8 －6－4－2 0
δm=0
2 4 6 8 10
平方律相位分布引起的方向图
πD1 sin /
F(θ) π
δm= 8
－10 －8－6－4－2 0 2 4 6 8 10
13
第7章 口径面的辐射
7.2 抛物面天线
抛物面天线由辐射器（馈源）和抛物面形状的金属反射体组 成，是微波雷达、微波通信设备中一种常用的定向天线。
图7a)-2-1 雷达中的抛物面天线 b) a ) ASR-23SS预警雷达天线； b ) 宇宙观测雷达天线
p=0 p=1
Eje 2 jk rr1co π sD 42E 0p1 1 p 1u
p=2 ρ1
p u
p!J p u
1 u p
2
1
0
1
图7-1-5 圆形口径抛物渐削分布
表7-1-1 抛物渐削圆口径分布的辐射特性
p 半功率主瓣宽度
rad
第一副瓣电平 面积利用系数 归一化方向性函数
dB
F, p
ys
z
P (x, y, z)
dEeθ dEe
S
r
θ rs
复振幅
o
y
ρ HS
dE dE2 dE2
φ ES
jEs xs, ys
2rs
x
ds P’
1coss ejkrsdxsdys
图7-1-1 平面口径辐射场的坐标系
3
第7章 口径面的辐射
7.1.3 同相矩形口径面的辐射
1. 均匀分布 Es xs , ys E0
πD1 sin /
变化是对称的；当m π 8时与
F(θ)
F(θ)
同相时的方向图差别并不大；
π
但是当 m 逐渐增大时，主瓣变
δm= 4
3π δm= 2
宽，波瓣零点消失，副瓣电平－10 －8－6－4－2 0 2 4 6 8 10 －10－8－6－4－2 0 2 4 6 8 10
升高，甚至主副瓣趋于融合；
个角度 m
m
arcsinπD1
m
x z’
θm z
线性相位分布的其它影响
o
（1）E 面的辐射场强有所下降。 （2）面积利用系数有所下降。
等相位面
图7-1-7 线性相位分布时 的主瓣方向
11
第7章 口径面的辐射
7.1.5 口径场的相位分布对辐射场的影响
2. 平方律相位分布
口径场和辐射场
F(θ)
j
2xs D1
2
第7章 口径面的辐射
7.1.1 平面口径远区辐射场的一般公式
面元 ds的远区辐射场
dE
j
Es
xs, ys
2rs
1c
oss
ejk
rs
• eθ sin e cos dxsdys
Es xs , H s xs ,
ys ys
ey Es x
exH s
s,
x
ys s,
y
s
ex
Es xs ,
0
2. 余弦分布 Es
xs
,
ys
E0
cos
xs
D1
xs D1 2, ys D2 2
0
其它
E面的情形与均匀分布时相同。
H 面的辐射场
对电尺寸大EH 的口00 径j面e2 jkrr1cosE0π 2D 1D21cπ 2ou u1 1s2
FH
cosu1
1
2 π
u1
2
D0
0.814πD1D2
2 H0.5
第7章 面天线
7.1 口径面的辐射 7.2 抛物面天线 7.3 喇叭天线
1
7.1 口径面的辐射
口径面：指具有有限尺寸的平面或曲面，其 上分布有交变的电场和磁场。 口径面有各种形状，应用最多的是矩形和圆 形口径面。 分析方法：口径场法，即将口径面分解成惠 更斯面元，再运用叠加原理分析口径面的辐 射特性。
两个主平面的辐射场
E E 9 0je 2 jk r1 r co E 0s D D 1 1 2 2 d x s D D 2 2 2 2 e jkss y id n y s z
P (x, y, z)
E H 0 je 2 jk rr 1 co E 0s D D 2 2 2 2 d y s D D 1 1 2 2 e jkss x id n x s
ψ
xs
z
ψ
o
EHje2jkrr1cosE0D1D2siπ nD πD 1s1sinin m m
D1
图7-1-6 线性相位分布
对电尺寸大的口径面，归一化方向性函数
FH
sin
πD1
sin
m
πD1
sin
m
10
第7章 口径面的辐射
7.1.5 口径场的相位分布对辐射场的影响
最大辐射方向相对于口径面法线方向偏离一
0
1.02 D
-17.6
1.00
Λ1u
1
1.27 D
-24.6
0.75
Λ2u
2
1.47 D
-30.6
0.55
Λ3u
9
第7章 口径面的辐射
7.1.5 口径场的相位分布对辐射场的影响
1. 线性相位分布
沿 x方向的线性相位分布可写成
口径场
xs
2m
D1
xs
Es E0ej
Eej2D x1xm 0
x 等相位面
πD1 sin /
πD1 sin /
当 m 达到 3π 2时主瓣发生分裂， 方向性显著变差。
图7-1-8 相位平方律分布时 矩形口径的H面方向图
12
第7章 口径面的辐射
7.1.5 口径场的相位分布对辐射场的影响
3. 立方律相位分布
E E ej
2xs D1
3m
s
0
最大辐射方向朝相位滞后的方向偏离法向，主瓣 变宽，副瓣增大，方向性系数下降，并且在主瓣 两侧产生不对称的副瓣。
o D/2 ρs
φs φ
第一副瓣电平为 17.6dB。
x
r rs y
P’ dφs
图7-1-4 平面圆形口径及坐标系
与均匀分布矩形口径面比较，均匀分布圆形口径面 的主瓣宽度较宽，副瓣较低 。
8
第7章 口径面的辐射
7.1.4 同相圆形口径面的辐射
2. 抛物渐削分布 Es E0 1 12 p
Es E0