第7章 面天线 《微波技术与天线(第2版)》课件

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
δLeabharlann Baidu=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
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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
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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
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 。
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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
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
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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
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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
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。
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第7章 口径面的辐射
7.1.3 同相矩形口径面的辐射
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
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
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
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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
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
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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。
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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
68
D1
H1 23dB
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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 J1u
u
半功率波瓣宽度
20.5
59
D
θ ES
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
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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。
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；