天线方向图

1、仿真方向图基于如下定义天线与坐标的关系：天线安装在球坐标的原点上，天线法向（与安装平面垂直）或轴向为z轴，指向天顶，如下图所示。Theta（θ）面方向图：指phi取恒定值的平面；theta从0到360°，其中0～180°对应球坐标中x>0的0～180°，180～360

对应球坐标中x<0的180～0°，方向图均为功率方向图。对于喇叭、微带天线等定向辐射天线而言，通常所说的E、H面是theta面的两个特例。Phi（φ）面方向图（水平面）：指Theta 取恒定值的锥面，phi从0到360°。E-theata分量（垂直面）：Theta＝0°附近对应为水平极化分量的一部分（垂直极化振子天线的零点区域，即垂直振子无水平极化分量，常规微带天线水平极化分量大）；Theta＝90°附近时，对应垂直极化分量（垂直极化振子天线的最大辐射区域，即垂直振子为垂直极化天线，常规微带天线垂直极化分量较小，约－8dBi）。E-phi 分量：电场矢量与z轴垂直，theta＝0°附近对应为水平极化分量的一部分；theta＝90°附近时，对应全部水平极化分量。总场：Etheta与Ephi的之合成，或者垂直与水平分量之合成，相当于分集接收的效果。天顶

2、方向图形状定义为了形象地描述某些具有一定特征的天线方向图，定义几个名词，仅限于本网站，与其它场合可能有所区别。名词轴向增益θ＝0°低仰角θ＝80°旋转对称性典型形状典型天线桃子形方向图5 -4 Y 微带天线、振子天线半球形方向图 2 0 Y 四臂螺旋天线、特种微带天线南瓜形方向图-1 1 Y 四臂螺旋天线、特种微带天线全向方向图<-10 2 Y 振子天线、特种微带天线偏轴方向图0 3 N 特种微带天线葫芦形方向图-10 3 N 特种微带天线

实例：

l “葫芦形”方向图。

最大辐射方向：＋Y，－Y轴方向，适用于需要覆盖狭长空间的场合

l 体积小：相当于普通微带天线的尺寸

l 相对带宽：约5.5％（VSWR<1.5），13%（VSWR<2）

l 可以增加第二个频率的微带天线，半球形方向图，厚度增加约4mm。

l 天线形式：微带天线

l 极化：垂直线极化（E-syt）

l 3dB波束宽度：水平面（=90°）70°，垂直面（＝90°）110°

l 增益：>4dB（两个主瓣方向）

l 安装方式：微带天线面位于球坐标的XOY平面，可以直接安装在金属体上，也可以安装在非金属介质上，方向图稍微有变化。

仿真实例：1.9GHz通讯天线

仿真结果：

图1 仿真模型（从上到下：辐射片、介质、安装面、插座。介质芯片尺寸：直径80mm×厚5mm；仿真的安装面尺寸：直径90mm）

图2 驻波比

图3 立体方向图

图4 Phi面方向图：Etheta分量，theta＝20,30,40,50,60,70,80,90°

图5 Theta面方向图：E-theata分量，phi=0，44，92°

球坐标系

球坐标是一种三维坐标。

设P（x，y，z）为空间内一点，则点P也可用这样三个有次序的数r，φ，θ来确定，其中r为原点O与点P间的距离，θ为有向线段与z轴正向所夹的角，φ为从正z轴来看自x轴按逆时针方向转到有向线段的角，这里M为点P在xOy面上的投影。这样的三个数r，φ，θ叫做点P的球面坐标，这里r，φ，θ的变化范围为

0 ≤ r < +∞,

0 ≤φ≤ 2π,

0 ≤θ≤ π.

r =常数，即以原点为心的球面；

θ=常数，即以原点为顶点、z轴为轴的圆锥面；

φ=常数，即过z轴的半平面。

其中

x=rsinθcosφ

y=rsinθsinφ

z=rcos