第二章简单线天线..
第二章 天线阵
变化关系曲线
kd , kd 的区间称为可对应的 F 才是均匀 直线阵的阵因子。可视区内的方向图形状与 d 和ξ同 时有关， 适当调整 d 和ξ可获得良好的阵因子方向图。
n 1,2,3,.... ） ，会出现四个极大值方向，两个在 0 和
方向端射，两个在 2 和 3 2 方向边射。
端射阵的可视区为 2kd ,0 或者 0,2kd ，为了得到 单一的端射方向图、 避免出现栅瓣， 必须有 2 kd 2 ， 即 d max 2 。 普通端射阵的性能参数： 1） 方向函数 只讨论最大辐射方向为 0 的情况。将 kd 代 入均匀直线阵的方向函数， 得到端射阵的方向函数为：
kd cos 2n cos
0 ,180
2 n
代入阵函数可知， 在 0 和 180 的方向上， 阵函数 也出现了最大值，即出现了栅瓣（Grating Loble） 。栅 瓣会造成天线辐射功率的分散，并且容易受到严重的 干扰。边射阵的可视区为 kd , kd ，为防止出现栅瓣， 必须使 kd max 2 ，即 d max ，通常取 d 1 1 N 。 边射阵的性能参数： 1) 方向函数 将 0 代入均匀直线阵的方向函数，即可得到边 射阵的方向函数：
F a ( ) 1 N sin Nkd cos 2 kd cos sin 2
2) 零功率波瓣宽度
令 Fa 0 ，则有：
sin Nkd cos 0 2 n 0,1,2,....
得到
Nkd cos n 2
其中 n 0 对应主波束， n 1 对应于主波束两边的零 点，零点位置为：
GSM基站天线知识
天 天 天 天
线 线 线 线
背 分 各 发
景 类ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ项 展
介 选 指 展
绍 择 标 望
第一章： 第一章：天线背景介绍
移动通信系统是有线与无线的综合体，它是 移动网络在其覆盖范围内，通过空中接口 （无线）将移动台与基站联系起来，并进而 与移动交换机相联系（有线）的一个综合的 复合体。而在移动通信系统中，空间无线信 号的发射和接收都是依靠移动天线来实现的。 因此，天线对于移动通信网络来说，起着举 足轻重的作用，如果天线的选择不好，或者 天线的参数设置不当，都会直接影响到整个 移动通信网络的运行质量。尤其在基站数量 多，站距小，载频数量多的高话务量地区， 天线选择及参数设置是否合适，对移动通信 网络的干扰，覆盖率，接通率及全网服务质 量有很大影响。
驻波比：它是行波系数的倒数，其值在1到无穷 大之间。驻波比为1，表示完全匹配；驻波比为 无穷大表示全反射，完全失配。在移动通信系 统中，一般要求驻波比小于1.5。 回波损耗：它是反射系数绝对值的倒数，以分 贝值表示。回波损耗的值在0dB的到无穷大之间， 回波损耗越大表示匹配越差，回波损耗越大表 示匹配越好。0表示全反射，无穷大表示完全匹 配。在移动通信系统中，一般要求回波损耗大 于14dB。
3.双极化天线。 双极化天线是一种新型天线技术，组合了+45° 和-45°两副极化方向相互正交的天线并同时工作 在收发双工模式下，因此其最突出的优点是节省 单个定向基站的天线数量；一般GSM数字移动通信 网的定向基站（三扇区）要使用9根天线，每个扇 形使用3根天线（空间分集，一发两收），如果使 用双极化天线，每个扇形只需要1根天线；同时由 于在双极化天线中，±45°的极化正交性可以保 证+45°和-45°两副天线之间的隔离度满足互调 对天线间隔离度的要求（≥30dB），因此双极化 天线之间的空间间隔仅需20-30cm；
天线技术基础第2章天线的基本特性参数
第二章 天线的基本特性参数2.1 方向图函数和方向图天线的最基本特性是它的方向特性。
对发射天线来说，方向特性通常是表示在相同距离条件下天线的远区辐射场与它的空间方向之间的关系。
描述天线的方向特性，最常用的是方向图函数和方向图。
方向图函数是定量表示远区天线辐射能量在空间相对分布情况的一个参数，通常是指远区同一距离处天线辐射场强(或能流密度)的大小与方向坐标关系的函数。
若用图形把它描绘出来，便是天线方向图。
其中表示场强大小与方向关系的，称为场强振幅方向图，表示能流密度大小与方向关系的，称为功率方向图。
习惯上又把场强振幅方向图简称为场强方向图，或进一步简称为方向图。
把场强振幅方向图函数用),(θf 表示，或进一步简写成f (,)θϕ。
把最大值为1的方向图称为归一化方向图。
把归一化场强振幅方向图函数用F (,)θϕ表示，或进一步简写成F (,)θϕ。
方向图一般是三维立体图形。
为了简单，大多数实际应用场合中通常只画出两个具有代表性的正交平面上的方向图。
这两个正交的平面称为主平面。
主平面经常选取水平面(平行于地面的面)和垂直面(垂直于地面的面)，或E 面(包含天线最大辐射方向及其电场方向的面)和H 面(包含天线最大辐射方向及其磁场方向的面)。
有时也选取XY 面、YZ 面、ZX 面等。
在所有方向的辐射都相同的天线称为无方向性天线。
显然无方向性天线的立体方向图呈球状，它在任一平面的方向图均为园。
在某一平面上无方向性的天线称为该平面全向天线，它在该平面上的方向图为园。
天线的平面方向图有两种表示方式。
一种是以直角坐标表示的，称为直角坐标方向图.。
此时横轴代表角度(以度为单位)，纵轴代表函数值。
另一种是以极坐标表示的，称为极坐标方向图。
它用极角(射线与极轴的夹角)代表角度(以度为单位)，用射线的长度代表函数值。
极坐标方向图由于直观形象，应用很广。
天线的平面方向图一般呈花辫状。
我们把它的每一个辫称为波辫。
其中把包含最大辐射方向的一个辫称为主辫，位于主辫相反方向的辫称为后辫，与主辫完全相同的辫称为栅辫。
第二章 天线阵
Nd
由此得到零功率波瓣宽度为
2 0 2 arccos Nd
3) 半功率波瓣宽度 令 Fa 2 2 ，即可求得半功率波瓣宽度 2 0.5 。 当 天线阵的长度 L N 1d 时，边射阵主瓣宽度可用 下式近似计算：
2.3 边射阵（Broadside Array）
从均匀直线阵的阵函数可以看出，要改变天线阵 的最大辐射方向，就要合理选择阵元的间距和激励电
流的相位分布。 前面提到， 阵函数最大值发生在 kd cos 0 处， 如果将最大辐射方向定位在垂直于阵轴 （ 2 ） 的方向上，则需 0 ，即阵元的相位相同。这种阵元 同相分布的均匀直线阵称为边射阵或者侧射阵。 边射阵的最大方向与阵元间距 d 无关，但不能选 择 d n 。当 d n 时有：
z
r1
r2
r3
rN 1
rN
I1 I2
I3
I N 1
IN
x
d
y
设坐标原点为相位参考点，当电波射线与阵轴线成δ 角度时，相邻阵元在此方向上的相位差为：
kd cos
根据辐射场叠加原理， 可得 N 元均匀直线阵阵因子为：
f a ( ) 1 e
j
e
j 2
e
j 3
2 0.5 108
L
4） 第一副瓣电平 第一副瓣出现的位置是：
1 arccos 1
1.5 arcsin Nd 3 L
得到第一副瓣电平近似计算公式：
1.5 1 FSLL 20 lg sec N N
式中ψ为天线Ⅱ相对于天线Ⅰ的相位差。它包括（1） 电流的初始激励相位差 ，是一个常数； （2）波程差 引入的相位差，即 k r1 r2 kr kd cos 。 由上式可得到二元阵的合成方向函数为：
研究生《天线理论与技术》教学大纲
《天线理论与技术》教学大纲Antenna Theory and Technology第一部分大纲说明1. 课程代码：2. 课程性质：专业学位课3. 学时/学分：40/34. 课程目标：通过这门课的学习，使学生掌握天线的基础知识、常用天线的结构及分析方法。
配合相关软件的学习，最终使学生达到能够独立完成常用及新型天线的设计及改进方法。
5. 教学方式：课堂讲授、分组实验、分组专题报告与课堂讨论相结合6. 考核方式：考试7. 先修课程：电磁场与波、高频电子电路8. 本课程的学时分配表9. 教材及教学参考资料：（一）教材：宋铮，天线与电波传播，西安：西安电子科技大学出版社，2003年版（二）教学参考资料：1、John D. Kraus，天线（第三版），北京：电子工业出版社，2008年版2、Law & Kelton，Electromagnetics with Application ，北京：清华大学出版社，2001年版3、Warren L. Stutaman，天线理论与设计，北京：人民邮电出版社，2006年版4、卢万铮，天线理论与技术，西安：西安电子科技大学出版社，2004年版5、李莉，天线与电波传播，北京：科学出版社，2009年版第二部分教学内容和教学要求本课程讲授天线的基本理论和设计方法，主要内容有：天线的基本知识、常用天线的结构和分析方法、天线仿真与设计的常用软件、常用天线及新型天线的设计和改进方法。
第一章时变电磁场教学内容：1.1 麦克斯韦方程1.2 时变电磁场的边界条件1.3 波动方程与位函数1.4 位函数求解1.5 时变电磁场的唯一性定理1.6 时变电磁场的能量及功率1.7 正弦时变电磁场1.8 正弦时变电磁场中的平均能量与功率教学要求：本章是本课程的基础内容，讲授过程中注意和后续章节具体天线的分析和设计的结合。
教学建议：1.重点是麦克斯韦方程和时变电磁场的边界条件的分析方法。
2.讲授过程中注重讲授和后续章节内容的联系。
第二章 天线特性参数
天线的特性参数
天线特性参数
机械特性参数：形状，尺寸，材料，可靠性等
一次参数：方向性图，输入阻抗，效率
电特性参数 二次参数：方向性系数，增益，波瓣宽度， 前后比，极化特性等
第一节 天线的辐射功率和辐射电阻
1. 辐射功率： 在单位时间内通过球面向外辐射的 电磁能量的平均值。
例：求电偶极子的辐射功率？
2）已知天线的辐射电阻和最大辐射方向的方向
性函数，求D
1 2 S 1 , 1 E 1 , 1 2Z S D P 4r
2
S 1 , 1 E 1 , 1 D 2r 2 S D ZP
CDMA垂直极化定向天线
三、方向性图的主瓣宽度和旁瓣电平
在方向性图中，一般有两个或更多个波瓣。在这些波瓣 中，最大辐射方向所在波瓣称为主瓣，其余波瓣称为旁瓣。
1. 主瓣宽度： 主瓣电平的最大值降到该值的0.707倍（即 -3dB）时，两个方向之间的张角宽度。
－3dB点
2 0.5
峰值 －3dB点
2
2
2. 辐射电阻：
将辐射功率视为一个电阻所消耗的功率， 并使流过电阻的电流等于天线上的电流振幅， 则该电阻就称为天线的辐射电阻。
根据定义，
1 2 P I m R 2
2 P R 2 Im
R 称为辐射电阻
例：求电偶极子的辐射电阻？
电偶极子的辐射功率为：
I 2 P 2 3
2
l
2
2
2 R 3
在自由空间中，
l
2 2
l R 80
第二节 天线的方向性
天线的辐射场强与方向有关的特性，称 为天线的方向性。
天线原理与设计习题集解答-第2章
第二章 天线的阻抗(2-1) 由以波腹电流为参考的辐射电阻公式：22030(,)sin r R d f d d ππϕθϕθθϕπ=⎰⎰计算对称半波天线的辐射电阻。
(提示：利用积分201cos ln(2)(2)xdx C Ci x πππ-=+-⎰，式中，0.577, 023.0)2(-=πCi )解：半波振子天线的辐射方向图函数为 cos(cos )2(,)sin f πθθϕθ=， 则 2222000cos (cos )301cos(cos )2sin 60(cos )sin 2(1cos )r R d d d ππππθπθϕθθθπθθ+==--⎰⎰⎰ 011130()[1cos(cos )](cos )21cos 1cos d ππθθθθ=+++-⎰01cos(cos )1cos(cos )15[](cos )1cos 1cos d ππθπθθθθ++=++-⎰01cos[(1cos )]1cos[(1cos )]15(cos )1cos 1cos d ππθπθθθθ-+--=++-⎰1cos[(1cos )]15[(1cos )](1cos )d ππθπθπθ-+=++⎰01cos[(1cos )]15[(1cos )](1cos )d ππθπθπθ--+--⎰201cos 215xdx xπ-=⨯⎰30[ln(2)(2)]C Ci ππ=+- 73.1()=Ω(2-2) 利用下式求全波振子的方向性系数rR f D ),(120),(2ϕθϕθ=， θβθβϕθsin cos )cos cos(),( -=f 若全波振子的效率为5.0=a η，求其最大增益的分贝数和3/πθ=时的方向性系数。
解：(1) 求增益(即最大辐射方向上的方向性系数与效率的积)全波振子半长度为/2l λ=，则cos(cos )1()sin f πθθθ+=，max /2()|2f f θπθ===，199r R =Ω2max 1201204 2.41199r f D R ⨯===0.5 2.41 1.205A G D η=⋅=⨯= (0.8)(2) 当3/πθ=时，cos(cos )13()sin 3f ππθπ+==2/3120()1204|0.8041993r f D R θπθ===⨯=(2-3) 某天线以输入端电流为参考的辐射电阻和损耗电阻分别为Ω=4r R 和Ω=1L R ，天线方向性系数3，求天线的输入电阻in R 和增益G 。
天线原理第二章
12
As the observation distance is varied from the reactive near field to the far field, the amplitude pattern of an antenna, changes in shape because of variations of the fields,both magnitude and phase.
2
2.2 Radiation Pattern （辐射方向图）
• a mathematical function or a graphical representation of the radiation properties of the antenna as a function of space coordinates.
A graphical representation of antenna radiation properties as a function of space variables (θ, φ).
Main lobe Side lobe
6
Polar and Cartesian Plots of Pattern （极坐标和直角坐标方向图）
（主平面方向图）
Pyramidal horn antenna
For a linearly polarized antenna, performance is often described in
terms of its principal E- and H-plane patterns.
10
Omnidirectional antenna
Antenna Theory and Design
小锅卫星基础知识
目录第一章【学习基础知识】一、要想接触这些东西，要先了解一定的知识二、要想看卫星电视，应该具备这些硬件（1）接收机（2）天线（3）高频头（4）馈线（5） F头第二章【天线】一、确定要收看的节目二、选天线第三章【接收机】一、根据收视节目确定要哪种接收机二、卡机的种类和加密系统（1） VIACCESS法国电信2代系统（2） IRDETO爱迪德系统（3）双系统机器（VIACCESS2和IRDETO）（4） 1020双汉卡（5）收看上面所有系统节目的方法三、购买设备第四章【接收前准备】（1）天线安装的位置（2）天线如何安装（3）工具的准备（4）准备馈线（5）下载寻星软件（6）记录所需参数（7）准备测量用器具第五章【正装还是倒装天线】一、正装偏馈二、倒装偏馈第六章【如何调极化角】第七章【调星经验】第八章【安装经验】一、室外安装二、阳台安装三、室内安装四、锅头分离五、室外窗台安装第九章【效馈源使用篇】第十章【一锅多星篇】一、一锅双星二、一锅多星第十一章【Ｃ／Ｋｕ复合高频头】一、自己动手用普通C、Ku高频头改装复合高频头（1）高频头的选用（2）加工（3）装配与调试二、自制经济适用的Ｃ／Ｋｕ复合高频头第十二章【防止Ku信号雨衰】（1）给ku高频头穿上“防雨衣”（2）给Ku高频头换上“防雨帽”（3）给Ku高频头“翻翻身”（4）给Ku天线造“防雨屋”第十三章【器材保养】一、接收机的保养二、天线的保养第十四章【卫星节目接收不良的原因】（1）天线的安装位置选择合理（2）卫星接收天线的技术指标要达标（3）高频头焦点焦距（4）卫星分配器、线放器的选用（5）特殊自然条件下的卫星信号中断（6）接收机的门限不同第十五章【卫视知识】一、数字卫星电视系统简介（1） DTH系统的组成二、什么是地球同步卫星三、 IRD是什么四、什么是TVRO五、什么是DiSEqC六、什么是lnb第一章【学习基础知识】一、要想接触这些东西，要先了解一定的知识朋友首先应该浏览些相关网站的介绍（尤其是一些好的论坛，都要放在收藏夹中，每天浏览下有什么新的东西），然后再在【QQ:969405338】中加几个实在的懂行朋友，我的列表中就有些不错的朋友，碰到问题一般都能在忙中帮我解答，有些不实在聊一阵，发现后就删除掉算了！二、要想看卫星电视，应该具备这些硬件（1）接收机现在基本上都是数字的了。
第二章无线电通信的基础知识
第三章 MF/HF单边带通信设备第一节电波与天线的基本知识GMDSS系统中，无论是地面系统还是空间系统，都属于无线电通信系统，任何无线电通信系统都包括发射端、接收端、传输信道三全环节，其中无线电波的传播对通信质量有重大的影响，作为通信人员首先应了解无线电波的传播规律。
一、无线电波的基本概念1、无线电波的产生与传播无线电波实质上就是一种电磁波：频率10Hz~1023Hz2、波长、速度、频率的关系λf=c3、无线电波的波段划分二、无线电波的传播途径及其特点1、地波传播沿地表面绕射传播的波：传播距离与频率有关，波长越长，距离越远与地表导电性有关稳定性好，基本不受气候条件影响2、空间传播在地表面上空至少一个波长以上的空间传播3、电离层传播（天线）通过电离层传播：不稳定，有衰落现象；存在盲区（寂静区）三、常用船舶天线1、天线基本理论（1）天线的方向性（2）天线的效率（3）天线的辐射电阻（4）天线的电流分布2、船舶常用天线介绍（1）T型（2）倒L型（3）直立桅杆式天线（4）鞭状天线第三章MF/HF单边带通信设备一、MF/HF单边带通信设备概述GMDSS系统是原有遇险系统的自然发展，是在原有的MF/HF/VHF通信系统进行改造而形成的，在GMDSS系统中，MF/HF不仅要完成无线电话业务，而且还要完成遇险报警，搜救协调通信，搜救现场通信及日常通信，为了保证GMDSS地面通信系统各种功能的实现。
对MF/HF设备提出新的要求：1、设备应形成组合式结构2、设备应有一个合理的操作程序，最重要的是：自动报警；自动值守；自动通信；技术上收发信机能遥控；有频率扫描及频率预置功能，能自动调谐。
3、开机1分钟就能工作，频率转换时间不超过15S4、可靠性高，能连续工作24小时5、发射类型增加了J2B或F1B发射种类：由三个符号组成的第一个符号：主载波调制的种类例：J：单边带抑制载波；第二个符号：调制载波的信号性质“1”：无调制副载波长包含数字信息的单信道“2”、有调调制副载波长包含数字信息的单信道“3”、包含有模拟信息的单信道第三个符号：表示所发射的信息种类B：自动接收电报E：电话C：传真二、通信的一般概念信息源——发射设备——信道——接收设备——接收终端三、单边带信号的特点1、调幅波ωc ωc+ Ωωc- Ω讨论：信息包含在两个边带中包含信息部分和不含信息部分的比例B=2Ω调幅波的包络与调制信号的波形完全一样结论：为了减小功率浪费，只用单边带，就能满足通信的整个过程。
(第二章)窄带天线
dE
j 60
sinIm sin (h
z ) e jr dz r (2－1―2)
选取振子的中心与球坐标系的原点重合, 上式中的r′与从原点 算起的r稍有不同。
在远区 , 由于rh, 参照图 2-1-1, 则r′与r的关系为
r′=(r2+z2-2rzcosθ)1/2≈r-zcosθ
的办法。如短波波段使用的笼形振子天线就是基于这一原理。
② h/λ≈0.25时, 对称振子处于串联谐振状态, 而h/λ≈0.5时, 对称
振子处于并联谐振状态, 无论是串联谐振还是并联谐振, 对称
振子的输入阻抗都为纯电阻。 但在串联谐振点（即h=λ/4n1）
附近, 输入电阻随频率变化平缓, 且Rin=RΣ=73.1 Ω。 这就是说, 当h=λ/4n1 时, 对称振子的输入阻抗是一个不大的纯电阻, 且具 有较好的频率特性, 也有利于同馈线的匹配, 这是半波振子被
天线 与电波传播
z
h dz z
r′
r
Im h
图 2―1 ―1
图 2-1-1 对称振子
天线 与电波传播
一、对称振子的辐射场
工程上计算对称振子的辐射场的近似方法是:把对 称振子看成是终端开路的传输线两臂向外张开的结果 (如图2-1-2),并假设其上的电流分布仍和张开前一样,然 后将振子分成许多小段,每一小段上的电流在某个瞬间 可认为各处相同,即把每个小段看作一个元电辐射体,于 是空间任一点的场强是许多元电辐射体在该点产生场 强的叠加。
(2―1―15)
式中, Z0为有耗线的特性阻抗, 以式（2 -1 -14）的0来计 算; α和β分别为对称振子上等效衰减常数和相移常数。
(1) 对称振子上的等效衰减常数α
第二章__天线的特性参数
1. 主瓣宽度： 主瓣宽度： 主瓣电平的最大值降到该值的0.707倍（即 主瓣电平的最大值降到该值的 倍 -3dB）时，两个方向之间的张角宽度。 两个方向之间的张角宽度。 ）
－3dB点 点
2θ 0.5
峰值 －3dB点 点
2. 旁瓣电平：相对主瓣最大值的比值。 旁瓣电平：相对主瓣最大值的比值。
ξn =
第三节 天线的方向性系数
1. 定义： 定义： 天线辐射功率一定， 天线辐射功率一定，在任意方向 (θ1 , ϕ1 ) 辐射功率密度与相等的辐射功率均匀辐射时 的平均功率密度之比。 的平均功率密度之比。
S (θ1 , ϕ1 ) D=
S µD
2. 物理意义： 物理意义： 由于天线有方向性， 由于天线有方向性，使某方向的辐射功 率密度比均匀辐射时增加的倍数D。实际上， 率密度比均匀辐射时增加的倍数 。实际上， D反映了天线集中辐射能量的特性。 反映了天线集中辐射能量的特性。 反映了天线集中辐射能量的特性 3. 方向性系数的求法： 方向性系数的求法： 1）已知归一化方向性函数求 ）已知归一化方向性函数求D
2
ε 2 2 E max F (θ , ϕ )r 2 sin θdθdϕ µ
2 max
r E ∴ P∑ = 2
ε 2π π 2 ∫0 ∫0 F (θ , ϕ )sin θdθdϕ µ
∴ S µD
2 E max P∑ = 2 = 4πr 8π
ε 2π π 2 ∫0 ∫0 F (θ , ϕ )sin θdθdϕ µ
1）电流元在赤道面内的方向性函数和方向性图： ）电流元在赤道面内的方向性函数和方向性图：
πl f (ϕ ) = λ
180 °
90 °
E
ϕ
ϕ = 0°
第二章天线基础知识选编
Rin
jX in
引入损耗功率Pd和损耗电阻Rd
Pin Pr f Pd
Rd
2Pd | I |2
天线效率 :
定义：天线的辐射功率与天线的输入功率 之比，即
Pr Pr Rr
Pin Pr Pd Rr Rd 式中Pin , Pr和Pd分别为输入功率、 辐射功率和损耗功率
(2) 各向同性天线（等方向性天线）： 在所有方向上具有相同辐射的假想的无损 耗天线，又称为理想点源。通常被作为参 考，进而来表示实际天线的方向特性。
方向图
将天线的方向函数以图形的形式表示出 来，即为天线的方向图。
方向图对天线方向特性的描述更为直观。 方向图的类型有归一化场强方向图和归 一化功率方向图。 方向图通常是空间三维立体形状。
天线的波束范围（或波束立体角）A 为天线 的辐射功率等效地按辐射强度的最大值均匀地 流出时的立体角。
2
AUmax 0
U ( ,) sin d d
0
A Pn ( ,)d F 2 ( ,)d sr
4
4
波束范围是指天线的所有辐射功率等效地
例2.具有 cos 场强波瓣图的天线的波束范围 A
波束效率
总的波束范围 A 由主瓣范围 M 加上副 瓣范围m 所构成，即
A M m
主波束范围与总波束范围之比称为波束效
率M
，即 波束效率= M
M A
副瓣范围与总波束范围之比称为杂散因子m ，
即
杂散因子= m
m A
7、天线的有效长度、有效面积 8、天线的极化 9、频带宽度
方向性
天线的方向性是指在远区相同距离的条 件下，天线的辐射特性与空间方向的关系。
天线原理与设计作业答案第二章
cos( cos ) 2 f 0 ，）= （ sin
共轴排列二元阵因子为：
f（，）=2 cos( a
H cos ) 2 cos( cos ) 2
cos( cos ) 1 sin
故全波振子方向图函数为：
f（，）=（，）（，）= f0 fa T
Z12 26.4 j 20.2()
故：总辐射阻抗为：
Z 2Zr1 199 j125.4()
方向性系数为：
2 120 fmax（，） 120 22 D 2.412 R 199
3.解：对称振子的平均特性阻抗为：
Z 0' 120[ln( 2l
) 1] 120[ln 40 1] 322.67( )
解得
Zr1 50.7 j9.15()
同理可解的
Zr 2 , Zr 3 , Zr 4
经计算总辐射阻抗的实部 R Rr1 Rr 2 Rr 3 Rr 4 342.4
故方向性系数为：
2 120 f max（，） 120 42 D 5.6 R 342.4
Z13 12.5 j 29.9() Z14 22.45 j6.6()
cos( cos ) sin( sin ) 2 fT ( , ) f1 ( , ) f 2 ( , ) sin sin( sin ) 4 4
，
即 而
Z 2(Zr1 Zr 2 )
Zr1 Z11 Z12 Z13 Z14 Z11' Z12' Z13' Z14'
故 总辐射阻抗为：
Z 2(Zr1 Zr 2 ) 312.4 j110.4()
第二章简单线天线
小环天线电性能 辐射效率 Rr A Rr Rl
b b Rl Rs 0 / 2 a a
小环天线辐射电阻小，效率低，常用作接收天线， 因为接收情况下信噪比更重要。
保证工作波段内通信仰角方向上辐射较强。
1）通信距离在300km以内，采用高射天线， 取架设高度H=0.1～0.3λ ； 2）通信距离较远，应使天线的最大辐射方向
m1 与所需的射线仰角 0 一致。
H 4 sin 0
20
2.1.2 笼形天线
由于双极天线的臂有单根导线构成，特性阻抗
归一化方向函数：
cos(kh sin ) cos kh F ( ) (1 cos kh) cos
32
（2）方向图
方向图
33
（3）电参数
a.有效高度
I0 I ( z) sin k (h z ) sin kh
1 he I0
h
0
I ( z )dz
1 1 cos kh 1 kh tan k sin kh k 2
第二章 简单线天线 2.1 水平对称天线 2.2 直立天线 2.3 环形天线 2.4 引向天线
1
2.1 水平对称天线
水平架设天线的优点：
（1）架设和馈电方便；
（2）地面电导率对水平天线方向性的影响较 垂直天线的小； （3）可减小干扰对接收的影响，因为水平对 称天线为水平极化，而工业干扰大多为垂直极 化。
等效
' h h 度约为 he (1 ) ，可 ' 2 hh
见加顶负载可提高有效高
度，进而提高辐射特性。
40
（5）感性加载（加电感线圈）
上海交大-天线教程-第二章EM回顾——EM理论解读
i
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S
J dS
J υ
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电荷守恒定律（电流连续性方程）
dQ d 积分形式： J dS i dV S dt dt V V内电荷的变 化必然伴随着 V静止,散度定理 JdV dV V V t 包围V的封闭 面S上的电荷 流动
S
磁力线闭合
散度定理
微分形式
B 0
磁场是无散场或 管形场
25
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安培环路定律与磁场强度 安培环路定律 或
(
l
B
0
) dl I
0
I B
B dl
l
I
闭合曲线l只是一条几何意义上的闭合曲线，不一定是导体
磁场强度
H
B
0
B （简单媒质 H ）
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高斯定理与电通量密度
电通量密度，电位移矢量，D：
只与发出电通量的电荷有关，
而与空间中所填充的媒质无关
D 0E
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高斯定理 穿过真空或自由空间中任意封闭面的 电通量等于此封闭面所包围的自由电荷总量
若体电荷 位于封闭 面内
S
D dS Q
或
S
E dS
电磁场的源——电荷和电流 静态场的基本方程 电磁感应定律与全电流定律 麦克斯韦方程组与边界条件
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电磁场的源——电荷和电流
电荷密度
Q dQ lim V 0 V dV Q dQ S lim S 0 S dS Q dQ l lim l 0 l dl
天线作业安全操作规程
天线作业安全操作规程天线作业是一项高风险的工作，要保证工作人员的安全，必须遵守一系列安全操作规程。
以下是天线作业的安全操作规程：第一章前言为了保障天线作业人员的安全，减少意外事故的发生，本规程根据相关安全法律法规和相关标准研究制定，以规范和规范天线作业，维护天线作业人员的安全和健康。
第二章一般原则1. 天线作业人员在进行天线安装、维修、更换等操作时，必须接受相关培训，熟悉操作规程，使用正确的工具和设备。
2. 天线作业人员必须穿戴符合安全要求的劳动防护用品，包括安全帽、安全鞋、防护服等，并且必须将其佩戴正确。
3. 天线作业人员在进行作业前，必须先对现场环境进行安全评估，排除安全隐患，确保作业地点安全。
4. 天线作业人员在作业过程中，应当严格遵守相关操作流程，不得在未经授权情况下擅自改动天线设备。
第三章天线安装操作规程1. 天线作业人员在进行天线安装前，必须先确认安装位置是否符合安全要求，并且合理规划工作步骤。
2. 天线作业人员在搬运天线设备时，应当使用专用工具和设备，确保安全搬运，避免设备损坏和人员受伤。
3. 天线作业人员在安装天线时，应当使用合适的螺栓和固定件，确保天线稳固牢固。
4. 天线作业人员在进行高空作业时，必须戴好安全帽，并使用安全绳索进行固定，确保人员的安全。
5. 天线作业人员在进行电气连接时，应当先切断电源，并使用绝缘工具和设备进行操作。
6. 天线作业人员在天线安装完成后，必须对设备进行认真检查，确保各项指标符合要求。
第四章天线维修操作规程1. 天线作业人员在进行天线维修前，必须先切断电源，确保维修过程安全进行。
2. 天线作业人员在维修天线时，应当使用合适的工具和设备，避免使用不合适的工具导致设备损坏或人员受伤。
3. 天线作业人员在进行高空维修时，必须戴好安全帽，并使用安全绳索进行固定，确保人员的安全。
4. 天线作业人员在维修过程中，应遵守相关操作规程，不得随意改动天线设备，避免给设备带来风险。
天线课程设计集
天线课程设计集一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握天线的基本概念，包括天线的作用、类型和基本工作原理。
2. 学生能够描述电磁波与天线之间的相互作用，了解天线参数如阻抗、增益、方向性和效率等。
3. 学生能够解释并计算简单天线系统的基本特性。
技能目标：1. 学生能够设计并搭建基本的天线结构，通过实际操作来探究天线的性能。
2. 学生能够运用相关工具和仪器进行天线参数的测试，并分析实验数据。
3. 学生能够运用所学的天线知识，解决简单的工程问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子工程领域的兴趣，特别是天线技术在通信工程中的应用。
2. 增强学生的团队合作意识，通过小组合作完成天线设计项目，培养协作解决问题的能力。
3. 强化学生的创新意识，鼓励他们在天线设计和实验中提出新思路，勇于尝试和改进。
4. 培养学生的科学探究精神，通过实践活动体验科学发现的过程，形成积极的学习态度。
课程性质：本课程为实践性强的学科课程，结合理论教学与动手实践，以项目驱动的教学模式，提高学生的综合应用能力。
学生特点：假设学生为高中二年级学生，具有一定的物理基础和数学计算能力，对电子工程有初步的认识，好奇心强，喜欢动手操作。
教学要求：要求教学内容与实际应用紧密联系，注重理论与实践相结合，鼓励学生主动探索和思考，通过实际案例分析和动手实践，深化对天线知识点的理解。
同时，注重培养学生的创新思维和问题解决能力。
通过具体的学习成果评估，确保学生达到预定的教学目标。
二、教学内容1. 天线基本概念：包括天线的作用、类型（如偶极子天线、螺旋天线等），以及天线的工作原理。
相关教材章节：第一章 天线基础2. 电磁波与天线互作用：介绍电磁波如何辐射和接收，以及天线与电磁波之间的能量转换。
相关教材章节：第二章 电磁波与天线互作用3. 天线参数：讲解阻抗、增益、方向性和效率等参数的定义和计算方法。
相关教材章节：第三章 天线参数及其测量4. 天线设计原理：学习天线设计的基本原则，如阻抗匹配、频率选择和方向性设计。
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1）通信距离在300km以内，采用高射天线， 取架设高度H=0.1～0.3λ ； 2）通信距离较远，应使天线的最大辐射方向
m1 与所需的射线仰角 0 一致。
H 4 sin 0
20
2.1.2 笼形天线
由于双极天线的臂有单根导线构成，特性阻抗
方向图
△=45°时随臂长l变 化的水平平面方向图
h=0.25λ ,l=0.25λ 时随仰 角△变化的水平平面方向图 11
水平平面方向性特点
（1）水平平面方向图与架高H/λ
无关；
（2）水平平面方向的形状取决于l/λ
，也 就是与臂长有关，l/λ 越小，方向性越不明显。 <0.7时，最大辐射方向在 0 方向； 0 0 l/λ >0.7时，在 方向辐射很小或没有辐 射。 （3）与仰角有关，仰角越大，水平平面方 向性越不显著。
4
（1）辐射场
主要用于天波传播，
电波以一定仰角入射到 电离层又被反射回地面， 通信距离与电波仰角有 密切关系。 OA OP ' OA
cos OP OP OP
'
cos sin
方向函数为
sin 1 cos 2 sin 2
f (, )
cos(kl cos sin ) cos kl 1 cos2 sin 2
第二章 简单线天线 2.1 水平对称天线 2.2 直立天线 2.3 环形天线 2.4 引向天线
1
2.1 水平对称天线
水平架设天线的优点：
（1）架设和馈电方便；
（2）地面电导率对水平天线方向性的影响较 垂直天线的小； （3）可减小干扰对接收的影响，因为水平对 称天线为水平极化，而工业干扰大多为垂直极 化。
有关，与l/λ 无关，可用改变天线架高H/λ 来控制垂直平面 内的方向图；
（2）沿地面方向（△=0°方向）均无辐射，
不能用于地波通信；
（3） H
/ 0.3 时，最大辐射方向在
△=90°，在△=60°～90°范围内场强变化不 大，天线具有高仰角辐射性能；
8
垂直平面方向性特点
（4）
H / 0.3 时，最强辐射方向不止一个， H / 越高，波瓣越多，靠近地面的第一波瓣 m1越低。
2 sin(kH sin )
5
（2）垂直平面
垂直平面，就是与地面垂直且通过天线最大辐
射方向的垂直平面。
XOZ平面方向函数为：
单元天线的xOz平面方 向图是圆，垂直平面方 向图形状仅有地因子决 定。
00
6
垂直平面方向图XOZ平面
7
垂直平面方向性特点
（1）垂直平面方向性只与H/λ
m1 arcsin
4H
H
4 sin 0
用作天波通信时，工作距离愈远，通信辐射
仰角 0 愈低，要求天线架设高度越高。
（5）不同地质对水平振子方向性影响不大。
9
（3）水平平面
水平平面，就是在辐射仰角△一定的平面上，
天线辐射场强随方位角 的变化关系图。
方向函数为：
水平对称振子的水平平面 10 （△等于常数）
na ae b n=6～8,a=1.5～2.5mm,b=0.5～1.5m,等效半径： b
22
笼形天线
笼形天线特性阻抗可降为250～400Ω ，且在波段 内变化较平缓，故可展宽使用的波段；
为减小馈电点附近端电容，保证天线与馈线良好 匹配，振子半径应逐渐减小，至馈电处集合一起；
笼形天线的方向性、尺寸选择都与双极天线相同。
16
（6）双极天线的输入阻抗
计算双极天线输入阻抗不仅要考虑振子本身
的辐射，还要考虑地面的影响；
由于实际地面电导率为有限值，用镜像法和
耦合振子理论计算其输入阻抗误差较大，一般 通过实际测量得出天线的输入阻抗随频率的变 化曲线； 双极天线输入阻抗在波段内变化比较激烈， 使用中要采用匹配措施。
17
2
2.1.1 双极天线
双极天线即水平对称振子，又称π 形天线。两 臂用单根硬拉铜线、铜包钢线构成。天线臂与支 架用高频绝缘子隔开，在离振子臂终端2～3m处 另加一绝缘子，每段拉线不长于λ /4。
3
双极天线特点
结构简单，架设撤收方便，维护容易，广泛应 用于短波，适用于天波传播； 架高小于0.3λ 时，向高空方向（仰角90º）辐 射最强，宜作300km范围内通信天线； 当传输距离较远时，增益较低，方向性不强， 且工作频段较窄。
改善天线的阻抗特性，展宽频带宽度。
23
分支笼形天线
结构示意图
等效电路
笼形构造的双锥天线
24
2.1.3 V形对称振子
直线式对称振子 l / 0.635 时，Dmax 3.296 ，继 续增大l，振子臂反向电流辐射，方向系数下降；
双极天线架设的重要结论
远距离通信时，应根据通信距离选择通信仰
角，再根据通信仰角确定天线架设高度，以保
证天线最大辐射方向与通信方向一致。
为保证天线在
00 方向辐射最强，应使天线
一臂的电长度l/λ <0.7。
14
（5）立体方向图
双极天线方向图随架高的变化（l=λ /4）
15
双极天线方向图随臂长的变化（h=λ /4）
（7）双极天线的方向系数
方向系数可按下式计算
120 f ( m1 , ) D Rr
2
18
（8）尺寸选择
①臂长l的选择
保证在工作频率范围内，天线的最大辐射方
向不发生变动；保证在工作频率范ຫໍສະໝຸດ 内，天线的增益不下降太多。
0 . 2 max l 0 . 7 mi n
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②天线架高H的选择
较高，输入阻抗在工作频段内变化较大，很难与
馈线的特性阻抗匹配，馈线上的行波系数很低。
可采用加粗振子直径的办法来降低天线的特性阻
抗，改善输入阻抗特性，展宽其工作频带。
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笼形天线
笼形天线，工程中常用几根导线排成圆柱形组成 振子的两臂，这样既能有效的增加天线的等效直 径，又能减轻天线的重量，减小风的阻力，节约 材料。
l/λ
0
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（4）双极天线架设的重要结论
天线长度只影响水平平面方向图，架设高度只
影响垂直平面方向图；控制天线长度可控制水 平面方向图，控制天线架高，可控制垂直面方 向图。
天线架设不高（h/λ
<0.3）时，在高仰角辐射 方向最强，高仰角的水平平面方向性不明显，因 此对天线架设方位要求不严格。
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