偶极子天线及其应用
磁偶极子天线辐射场
磁偶极子天线辐射场磁偶极子天线是一种用来辐射电磁波的天线类型。
它由一个磁体偶极子和一根导线构成，通过电流的流动在天线上产生磁场，从而辐射出电磁波。
磁偶极子天线辐射场具有一定的特性和特点。
磁偶极子天线辐射场具有方向性。
由于磁偶极子天线是通过电流产生磁场来辐射电磁波的，因此其辐射场的方向与电流流动的方向相关。
根据右手定则，当电流流动方向与磁偶极子天线的轴线方向相同时，辐射场沿着轴线方向辐射；当电流流动方向与轴线方向相反时，辐射场则沿着轴线相反方向辐射。
这使得磁偶极子天线可以实现辐射方向的控制。
磁偶极子天线辐射场的辐射强度与频率有关。
根据辐射功率的表达式，辐射功率与电流的平方成正比。
而电流的大小与频率有关，当频率较低时，电流较大，辐射功率也较大；当频率较高时，电流较小，辐射功率也较小。
这说明磁偶极子天线辐射场的强度与频率之间存在一定的关系。
磁偶极子天线辐射场的辐射范围也是有限的。
根据辐射场的传播特性，辐射场的功率密度随着距离的增加而减小。
当距离远离天线时，辐射场的强度会逐渐减小，直至无穷远处，辐射场的强度非常微弱。
因此，在实际应用中，磁偶极子天线的辐射范围是受限的，需要根据需求进行合理的布置和设计。
磁偶极子天线辐射场还具有极化特性。
极化是指电磁波的电场振动方向。
对于磁偶极子天线辐射的电磁波来说，其电场和磁场振动方向垂直于辐射方向，因此其极化方式为垂直极化。
这种极化特性在通信和雷达等领域中具有重要应用价值。
磁偶极子天线辐射场具有方向性、与频率有关、辐射范围有限以及具有特定的极化特性等特点。
在无线通信、雷达系统等领域中，磁偶极子天线的辐射场特性对于信号的传输和接收起着重要的作用。
因此，对于磁偶极子天线辐射场的研究和应用具有重要意义。
第3章 偶极子天线 ppt课件
2L = 3/2
2020/10/28
f
()
c
os 32π
c
os
sin
2L = 2
f()c
o 2πsc o s1 s in
20
3.3 偶极子天线
2020/10/28
21
3.3 偶极子天线
形成天线不同方向性的主要因素： • 基本元的方向性； • 天线上电流的振幅和相位分布； • 各基元到远区观察点的射线间的行程差。
r0
l
j 60Im cos(klcos) coskl e jkr0
r0
sin
2020/10/28
——偶极子天线辐射场表示式 17
3.3 偶极子天线
1）方向性函数
E 6r0 Im 0c
o kcslo () sc s in
k o ls6Im 0f()
r0
f()c
okscl(o )sc s in
oksl
2020/10/28
22
3.3 偶极子天线
偶极子天线的辐射功率和辐射电阻
P
r2 2
2
d
0
0
E2
sin
d
P
30
I
2 m
2
2
d
0
0
cos kl cos cos
sin
kl
2
d
P
1 2
I
2 m
R
R
30
2
d
0
0
cos
kl
cos
sin
cos
kl
2
d
2020/10/28
R1
2W t
W
Wt 1
第3章 偶极子天线
l
j
sh2kl
ch2
a
l
c
os
2k
l
RA jX A
3.3 偶极子天线
3.3 偶极子天线
在偶极子天线长度确定的情况下，随着频率的变化， 方向图或最大辐射方向会改变，副瓣电平可能增大， 阻抗匹配将变坏等。因此，对一个特定的偶极子天线 就应该具有通频带的概念。 阻抗随频率的变化很大，因此经常以阻抗特性来定义 偶极子天线的通频带。天线输入阻抗的变化会引起天 线电压驻波比的变化，通常根据一个天线的工作条件 和要求给出一个允许的最大电压驻波比来定义天线的 通频带。
c
osk
l
c
os
s in
c
os
k
l
2dLeabharlann P1 2I
2 m
R
R
30
2
d
0
0
c
osk
l
cos
s in
c
os
k
l
2
d
3.3 偶极子天线
l , ka 0.1
R 20kl4
3.3 偶极子天线
前面求得的辐射电阻是在远区积分得到的，没有 考虑近区场。如果作一闭合面紧靠振子表面，这 时波印廷矢量沿表面的积分所得的功率应既有实 部又有虚部。实部功率产生脱离振子电流和电荷 的辐射场，虚部表示无功功率，它表示受振子电 流和电荷牵制的，并与电流和电荷形成统一体， 不能分割开的储能场。
3.3 偶极子天线
柱面上的波印廷矢量的法向分量，z方向上的积分为零
Sx
1 2
Ez
H
*
Sz
1 2
Ex H*
l 2
P 2 0 Sxaddz
第四章 偶极子天线
l
60I z dz jkr j sin e r
I m sin k l z z 0 Iz I m sin k l z z 0
l
得：
E
0
60I m sin k l z j sin 1e jkr1 dz r1
0 l
几种典型偶极子天线上的电流分布
偶极子天线上电流分布的特点
• 振子的终端始终是电流的波节；
• 离终端/4处为电流的波腹，再经/4处为电流 波节，依次重复； • 在振子上的电流经过零值时，电流相位改变 1800；
• 振子输入端的电流值由电长度l/ 决定；
• 振子两臂相对应点的电流相等。
第二节 偶极子天线的辐射场
和方向性函数
一、偶极子天线的辐射场
在天线振子上取一小段
Z M
dz ，认为 dz 上电
流分布是均匀的，则 dz 所产生的场为：
dz 1
r1
z z
dz
0
2
r0 r2
60I z dz jkr dE j sin e r
天线在M点产生的场是无数
的场的积分：
E
代入：
l
dz 在M点产生
半波偶极子天线（ l 0.25 ）在子 午面内的方向性图
偶极子天线（l 0.625 ）在子午面 内的方向性图
各种不同长度的偶极子天线在子 午面内的方向性图
3）任何长度的偶极子天线在轴向
0 无辐射；
4）当
l l 0 .5 尖锐，且只有主瓣，主瓣垂直于振子轴；
时，随着
增大，波瓣越来越
5）当
消失； l
后，出现旁瓣；
0 .5
偶极子天线及其应用
⎠
sin θ
偶极子天线（Matlab仿真）
E面方向图
偶极子天线（Matlab仿真）
H面方向图
半波振子天线（HFSS仿真）
仿真频率为1GHz 振子直径为λ／30 激励电流为1A
半波振子天线（HFSS仿真）
E面方向图
半波振子天线（HFSS仿真）
H面方向图
半波振子天线（HFSS仿真）
立体方向图
天线上的电流分布
严格求解天线上的电流分布是一个复杂 的理论问题。即使是对于一个简单的对 称天线，计算它的电流分布也是相当困 难的。 工程上则采用近似方法。对于结构简单 的细长天线（天线直径远小于波长）的 电流分布，是假定与无损耗均匀传输线 上的电流分布相同。
天线上的电流分布
对于在中点馈电的对称天线可以看成是 将末端开路的均匀传输线张开而成，天 线上的电流分布是对称于中点的驻波。
元天线的方向图
元天线的方向图
元天线产生于远区的电场强度为
dEθ
=
j Idz η sinθe− jβr 2λr
元天线产生于远区的磁场强度为
dH φ
=
j Idz sinθe− jβr 2λr
元天线的方向图
E面方向图
元天线的方向图
H面方向图
元天线（HFSS仿真）
仿真频率为1GHz 偶极子长度取λ／150 偶极子直径为λ／300 激励电流为1A
cosθ
⎟⎞ ⎠
=
2 cos⎜⎛ ⎝
2πH λ
sin
∆ ⎟⎞ ⎠
负像时的阵因子为
2 sin⎜⎛ ⎝
2πH λ
cosθ
⎟⎞ ⎠
=
2 sin⎜⎛ ⎝
2πH λ
sin
偶极天线长度
偶极天线长度
偶极天线是一种常用的天线类型，其特点是在长度相同的情况下，与单极天线相比，具有更高的辐射效率和更低的电磁波反射损耗。
因此，偶极天线被广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。
偶极天线的长度是一个重要的参数，它决定了天线的频率响应和辐射特性。
一般地，偶极天线的长度应当为工作频率的半波长或者四分之一波长的整数倍。
如果天线长度过长或者过短，会导致天线谐振频率偏离工作频率，从而降低天线辐射效率。
偶极天线的长度可以通过以下公式计算：
L = λ / 2n
其中，L表示天线长度，λ表示工作波长，n为整数。
在实际应用中，常常使用四分之一波长的天线长度，即：
例如，在2.4 GHz的无线局域网中，工作波长为c / f = 0.125 m，因此偶极天线的长度为L = λ / 4 = 0.03125 m，即3.125 cm。
值得注意的是，偶极天线的长度不仅影响天线的谐振频率和辐射特性，还会对接收灵敏度和驻波比等性能产生影响。
因此，在实际应用中，需要根据具体需求和实际情况进行合理的设计和选择。
第四章-偶极子天线
• 短偶极子：
• 有限长度偶极子：偶极子天线，对称振子
偶极子天线是一种经典的、迄今为止使 用最广泛的天线，单个半波偶极子可简单地 独立使用或用作为抛物面天线的馈源，也可 采用多个半波偶极子天线组成天线阵。
标准半波偶极子天线
实际偶极子天线
用于电视接收 用于宽带通信
一、偶极子天线
二、输入阻抗的求解
1. 测量得到 2. 由辐射阻抗求输入阻抗 3. 由等效传输线法求输入阻抗
由辐射阻抗求输入阻抗
振子的输入阻抗：
PA
1 2
I
2 0
Z
A
辐射功率：
P
1 2
I
2 m
Z
设振子没有损耗，则 PA P
I
2 m
Z
I
2 0
Z
A
ZA
Im I0
2 Z
设天线振子上的电流近似按正弦规律分布，则
I0 Im sin kl
流分布是均匀的，则 dz 所产生的场为：
Z
M dz 1 r1
r0
z 0 r2 z 2
dE
j
60I zdz sine jkr r
dz
天线在M点产生的场是无数 dz 在M点产生
的场的积分：
E
l j 60I zdz sine jkr l r
代入：
Iz
I m I m
sin sin
k l k l
X
30sin
2kl c
ln
1 ka
ci4kl
2 ci2kl
cos2klsi4kl 2si2kl
2si2kl
当a 0, l 时，
4 R 73.1
赫兹偶极子和四分之一波长单极子天线
赫兹偶极子和四分之一波长单极子天线1. 引言1.1 概述赫兹偶极子和四分之一波长单极子天线作为无线通信领域中常见的天线类型，具有广泛的应用和重要的研究价值。
赫兹偶极子是一种基本的辐射器件，由两个相等并且反向振荡电流构成，产生球面辐射场。
而四分之一波长单极子天线则是一种以悬浮地平面为结构特点的天线，主要通过单根导体来实现信号的发射和接收。
本文将从定义和原理、构造和特性以及应用领域等方面对这两种天线进行深入探讨。
1.2 文章结构本文将分为五个部分进行介绍与分析。
首先，引言部分将给出赫兹偶极子和四分之一波长单极子天线的概述，并阐明文章所采用的结构与目标。
其次，在第二部分中，我们将详细探讨赫兹偶极子的定义、原理、构造和特性以及应用领域。
紧接着，在第三部分中，我们将详细介绍四分之一波长单极子天线在定义、原理、构造和特性以及应用领域方面的相关信息。
接下来，在第四部分中，我们将对这两种天线进行比较和联系，主要包括相似点、不同点以及相关性分析。
最后，在第五部分中，我们将总结前文所讨论的要点，并对这两种天线提出评价与展望。
1.3 目的本文旨在全面介绍赫兹偶极子和四分之一波长单极子天线的原理、特性和应用领域，并通过比较与联系阐明它们之间的关联性。
通过对这两种天线进行深入研究，有助于读者更加清晰地理解和掌握它们在无线通信系统中的应用价值和工作原理。
此外，文章还将对这两种天线进行评价，并给出未来在技术发展方向上的展望。
通过本文的阅读，读者可以获得关于赫兹偶极子和四分之一波长单极子天线方面的基础知识，并且能够更好地了解它们在无线通信领域中所扮演的重要角色。
2. 赫兹偶极子2.1 定义和原理赫兹偶极子是由德国物理学家海因里希·赫兹于19世纪末发明的一种天线。
它是由一个导体构成的，导体两端呈V形或者倒V形排列。
赫兹偶极子的工作原理基于电磁辐射产生的原理，通过在电流中引入突变或变化频率，就能够产生辐射，并将电能转化为无线电波能量。
半波偶极子天线的输入阻抗
半波偶极子天线的输入阻抗1. 前言半波偶极子天线是一种常见的天线类型，广泛应用于无线通信系统中。
在设计和优化天线系统时，了解和分析半波偶极子天线的输入阻抗是至关重要的。
本文将深入探讨半波偶极子天线的输入阻抗，从理论分析到实际应用，为读者提供详尽的知识和理解。
2. 理论基础2.1 偶极子天线半波偶极子天线是一种简单而有效的无线通信天线。
它由两个相等长度、相等直径、相邻并且平行放置的金属导体组成。
这两个导体被称为偶极子臂。
2.2 输入阻抗输入阻抗是指在特定频率下，外部电路与电源或信号源之间的等效电阻。
对于半波偶极子天线而言，输入阻抗直接关系到其性能和效率。
3. 输入阻抗计算方法3.1 理论计算方法理论计算方法基于Maxwell方程组和边界条件来推导半波偶极子天线的输入阻抗公式。
这些公式可以用来预测在特定频率下的输入阻抗。
3.2 数值计算方法数值计算方法使用电磁仿真软件，如有限元方法（FEM）或有限差分时间域（FDTD）方法，来模拟和计算半波偶极子天线的输入阻抗。
这些方法可以考虑更复杂的天线结构和材料特性。
4. 输入阻抗的影响因素4.1 天线长度半波偶极子天线的长度对其输入阻抗有很大影响。
当天线长度等于波长的一半时，其输入阻抗为理论值75欧姆。
当天线长度减小或增大时，输入阻抗将发生变化。
4.2 天线直径半波偶极子天线的直径也会对其输入阻抗产生影响。
较大直径会导致更低的输入阻抗，而较小直径则会导致更高的输入阻抗。
4.3 天线高度半波偶极子天线与地面之间的高度也会对其输入阻抗产生影响。
一般来说，当天线离地面越近时，其输入阻抗趋近于理论值75欧姆。
5. 输入阻抗匹配技术为了提高天线系统的性能和效率，输入阻抗匹配技术被广泛应用。
输入阻抗匹配可以使天线的输入阻抗与传输线或无线电设备的输出阻抗相匹配，从而实现最大功率传输和最小反射损耗。
5.1 阻抗变换器阻抗变换器可以通过电感、电容和变压器等元件来实现输入阻抗的变换。
偶极子天线原理
偶极子天线原理
偶极子天线是一种常用于无线通信和电波传输的天线类型。
它基于偶极子原理，利用电流在天线上产生的振荡电场和磁场来辐射和接收电磁波。
偶极子天线的原理基于电流和电场之间的相互作用。
当天线上有交流电流通过时，电流会在天线的两个导体之间来回振荡。
这导致在天线上形成一个振荡的电场和磁场。
这些电场和磁场以电磁波的形式辐射出去，传输无线信号。
偶极子天线通常由两个相等长度的导体构成，这些导体通常被称为偶极子的臂。
偶极子的臂一般是直线或弯曲的，彼此平行，并且在天线的中心点相连。
其中一个臂连接到电源或接收器，而另一个臂则通过一个地面平面接地。
当电流通过偶极子天线时，臂之间会产生一个交变电压。
这个电压会导致电子在臂之间来回振荡。
同时，振荡的电子会产生一个交变电流，这个电流会在周围空间中形成一个交变的电场和磁场。
根据辐射的电场和磁场的分布，偶极子天线可以产生不同类型的辐射图案，例如全向辐射、定向辐射和扇形辐射。
辐射图案的形状取决于
偶极子天线的尺寸、形状和驱动电流的频率。
总结起来，偶极子天线通过电流在其臂之间的振荡产生电场和磁场，从而辐射和接收电磁波。
这种天线原理在无线通信系统中被广泛应用，包括无线电广播、电视传输、无线网络和卫星通信等领域。
微波与天线-偶极子天线ppt课件
330 300
2020/4/20
.
15
全波对称振子
l/2, 900时 fmax2
20.5 470
2020/4/20
.
16
2）方向图
赤道面（H面） 子午面（E面）
F() 常数
方向图是一个圆 方向图随l/λ变化
F()ffm ()a x fm 1ac x okc sls(o i)n sco ks l
.
39
2）有损耗开路传输线输入阻抗的计算公式
s2 h l si2n l
s2 h lsi2n l
Zinc2 h lco2sl W cj c2 h lco2sl W c
式中
Wc L1/C1
——有耗传输线的特性阻抗
α ——衰减常数
β ——有耗线的相移常数
L1 C 1 R 1 分别为有耗线每单位长度的分布电 感、分布电容和分布电阻
1)
l 0.25
时，
Xin 0
，串联谐振状态。
l 0.5
时，Xin 0
，并联谐振状态。
2020/4/20
.
51
由实验曲线可以看出：
Xin 0 的L/λ略小于0.25和0.5 且振子越粗，谐振长度越小。 这是由于终端效应引起的
2020/4/20
.
52
实际中，考虑终端效应影响时， 常将天线尺寸缩短5%左右。
2020/4/20
.
55
偶极子天线的通频带
• 通频带内，天线特性参数的变化不应超过 预先规定的范围。常以阻抗特性定义偶极 子天线的通频带。
2020/4/20
.
56
偶极子天线的通频带
工程应用
通频带
天线输入 阻抗
多偶极子天线研究及其应用
多偶极子天线研究及其应用随着无线通信技术的快速发展，天线作为传输和接收信号的关键部件，其性能对通信系统的性能有着至关重要的影响。
多偶极子天线作为一种新型天线，具有高定向性、高集成度和易于制造等优点，在无线通信领域具有广泛的应用前景。
本文将对多偶极子天线的研究及其应用进行简要介绍。
关键词：多偶极子天线、无线通信、定向性、集成度、应用前景多偶极子天线是一种由多个偶极子组成的阵列天线，具有高定向性和高集成度的优点。
与传统的偶极子天线相比，多偶极子天线通过控制每个偶极子的相位和振幅，可以实现更高效的信号传输和更灵活的波束扫描。
多偶极子天线的紧凑尺寸使其适合于高密度部署和集成到各种平台中，因此在无线通信、卫星导航、雷达探测等领域都具有广泛的应用前景。
多偶极子天线的理论分析可以从多个方面展开。
从物理原理上来说，多偶极子天线利用了电磁波的干涉和衍射原理，通过控制每个偶极子的相位和振幅来合成特定方向的辐射场。
多偶极子天线的阻抗匹配和辐射效率是影响其性能的关键因素，可以通过优化设计来提高这些参数。
制作工艺也是影响多偶极子天线性能的一个重要因素，包括材料的选取、加工精度和装配质量等。
实验研究是多偶极子天线研究的重要环节。
在实验中，我们可以通过对比不同设计方案的多偶极子天线的性能，来验证理论分析的正确性。
例如，通过对比不同相位和振幅配置下的天线辐射场分布，可以得出最优的相位和振幅配置。
另外，实验研究还可以探索多偶极子天线在不同环境和不同工作频率下的性能，为其在实际应用中的推广提供依据。
多偶极子天线在通信、卫星导航、电力传输等领域都有广泛的应用前景。
在通信领域，多偶极子天线可以用于实现高效率的信号传输和高速数据通信。
例如，在蜂窝网络中，通过使用多偶极子天线，可以实现更高效的频谱利用和更高的系统容量。
在卫星导航领域，多偶极子天线可以用于实现更精确的定位和更稳定的信号接收。
在电力传输领域，多偶极子天线可以用于实现无线电力传输，提高电力传输的效率和灵活性。
半波偶极子天线增益
半波偶极子天线增益半波偶极子天线，是一种常见的天线类型，其设计原理和结构简单，使用方便，且在许多领域得到广泛应用，如通信、雷达、卫星导航等。
对于这种天线，其增益也是我们平常要关注的重要指标之一。
下面，我们来分步骤阐述半波偶极子天线增益。
第一步，认识半波偶极子天线半波偶极子天线，是一种双极天线，由两个长度相等的导体构成，通常为金属棒材料。
这两个导体彼此相邻，并联在同一端子上，通常接受电磁波信号。
该天线主要特点是频率响应宽，增益较高，且适用于近地平线和中短距离通信。
第二步，理解天线增益的概念和计算方法天线增益是指天线辐射强度与同等功率输入下理想点源天线辐射强度之比。
一般情况下，使用分贝（dB）作为它的单位。
在实际应用中，求一个天线的增益需要使用理论计算和实验测量两种方法。
其中，理论计算主要通过计算机仿真得到，而测量则采用天线测试仪器进行。
第三步，了解半波偶极子天线增益的计算方法半波偶极子天线增益计算式为：G = 1.5 × ((L/λ)^2) 其中，G为增益，L为导体长度，λ为波长。
这个计算式只是一个理论值，在实际使用中，由于天线的环境和天线的制造工艺等因素的影响，其实际增益和理论计算的有所偏差。
第四步，考虑半波偶极子天线增益的影响因素半波偶极子天线增益的影响因素主要有两个：环境和天线本身。
对于环境因素，主要包括地形、建筑物等，这些因素可能会产生干扰信号，降低天线的接收能力，从而降低其增益值；对于天线本身，其制造工艺、材质、尺寸等也会对其增益进行影响。
通过以上四步，我们可以初步了解半波偶极子天线增益的相关知识和计算方法。
在实际应用中，除了考虑天线的增益外，还需要结合实际情况和使用要求，选用适合的天线，并进行系统优化和调试，以确保系统性能和稳定性。
K形二偶极子反射板天线在高山台调频广播多工覆盖中的设计与应用
维普资讯
ｔ ｒ ｒ Ｎ Ｒ Ａ Ｃ Ｓ ＩＧＴ ｒ 。Ｃ ＩＡＢ Ｏ Ｄ Ａ ＴＮ Ｖ ＝ 、ｌ Ｈ 。 ：
西部广播 电视
偶 极 子反 射板 发射 天线 的馈 电采 取 的是不 平衡 馈 电 方 式 ，因 而在 振子 天线 与馈 电系统 之 间采 用 了 “ 平 衡一 不平 衡 变 换 ” 。天 线靠 两 对 半 波二 偶 极 子 （ 振
振 子端 口， 因振子 Ｂ 内开 路线 长 ＾／ ，相 当于 工 作 ４
的 原 因 。实 测 主 瓣 与 计 算 基 本 相 符 ，副 瓣 误 差约 ０ ５ ｌＢ 在 Ｅ ， 功 率 夹 角 约 为 ７ 。 ； 在 Ｈ ．～ ｄ。 面 半 ３ 面 ， 功 率夹 角 约 为 ５ 。 。单 片 天线 辐射 场 形 图 如 半 ７
图５ 偏置安装图
上看 去 ，输 入 阻抗 设计 为 １ ０Ｑ， 该输 入 阻 抗通 过 ０ 阻抗 变 换器 Ｄ 与振 子 输 入 阻抗 相 匹配 ， 同时 与 另一 半振 子在 Ｅ点并 联 后形 成 为 单片 天 线 的标 准接 口输
入 阻抗 ５ ０Ｑ。从 接 口输 入 内导体 的 电流在 Ｅ点流 向
频率 电流 在 振子 输入 端 口呈 现 短路 而直 接送 到 振 子
辐射 图型
￡■ ‘
ｔｈ ●
Ｅ 面水平场形
Ｈ 面垂直场形
图３ 单片天线辐射场形图
趱豳圈回
方 向性 图不 圆度 ＜±３ Ｂ ｄ 。如 图４ 所 示： Ｂ ３ ２ ２ 垂 直面 （ 面 ）方 向面 ．． Ｈ 每 一块 二偶 极子 板天 线 单元 都 看成 有 定 向性 的 圈 点 源来 代替 ，各层 天线 振 子等 幅 同相馈 电 。如采 取 电气 波束 下 倾 ，则 上 ３ 电 层
偶极子天线工作原理
技术特性： ● 侧挂式低损耗 ● 垂直极化 ● 直流接地
dB
倍数
重量 kg
高度L m
风载荷 (v=160 km/ h)
kg
1
1
1. 5
1.4
9
1. 4
10.1
2
1
4. 5
2.8
3
1
6.3
4.2
18
3.7
27
6. 0
Hale Waihona Puke 20.2 30. 34
1
7.5
5. 6
36
8.3
40.4
6
1
9.3
8. 4
54
12.9
8
1
10.5
11. 3
72
17.5
60.6 80. 8
1KW
● 宽带天线 ● 不锈钢材料
电气特性：
特性阻抗：
50Ω
频率范围：
87 ～108 MHz
增益：
1.5dB
极化：
垂直极化
电压驻波比： < 1.30 (全带宽)
额定输入功率： < 1.10 (指定频率）1KW /3KW/5KW/10KW
组阵： 输入接口：
该天线特别适合作为阵列单元形成各种辐射图 L27-50K（1KW） IF45-50K（3KW） IF70-50K（5KW） IF110-50K(10KW)
偶极子天线馈电原理_概述及解释说明
偶极子天线馈电原理概述及解释说明引言1.1 概述偶极子天线是一种常见的无线通信装置，广泛应用于无线电、雷达、卫星通信等领域。
它具有结构简单、易于制造和调整的优点，被广泛用作天线系统中的辐射元件。
然而，在实际应用中，为了保证偶极子天线能够正常工作并发挥最佳性能，馈电原理起着至关重要的作用。
1.2 文章结构本文主要围绕着偶极子天线的馈电原理展开讨论，旨在从基本原理到常见馈电方式以及馈电原理对天线性能的影响因素进行全面介绍。
文章共分为四个主要部分：引言、偶极子天线的基本原理、常见的偶极子天线馈电方式和馈电原理对偶极子天线性能的影响因素。
最后，在结论部分对本文进行总结，并强调偶极子天线馈电原理的重要性。
1.3 目的本文旨在解释和说明偶极子天线的馈电原理，深入揭示不同馈电方式对其性能产生的影响，并探讨如何针对这些影响因素进行优化。
通过详细讨论和分析，希望读者能够全面了解偶极子天线的馈电原理，并能在实际应用中正确选择和配置合适的馈电方式，以提高天线系统的性能和效率。
2. 偶极子天线的基本原理：2.1 基本概念：偶极子天线是一种常见的无线通信天线，由于其结构简单且具有良好的接收和发射性能，在许多领域得到广泛应用。
偶极子天线基于偶极子理论，即将电磁信号分为电场和磁场两个部分，并利用在空间中摆动产生辐射以进行信息传输。
2.2 偶极子的结构和工作原理：偶极子天线通常由一个导体材料制成，外形呈直棒状或折叠形状。
它可以通过连接导线和馈电点与其他电路相连。
当交流信号通过导体时，导体上会形成一个起伏的电势差，从而产生电场和磁场。
这些起伏的电势差产生远距离传输能力。
2.3 馈电方式及其作用机理：偶极子天线可通过不同的馈电方式进行供电。
常见的馈电方式有平行馈电方式、垂直馈电方式和正交馈电方式。
- 平行馈电方式：这种方式中，导线与偶极子平行排列并与之相连。
当交流信号通过导线时，产生的电场沿着偶极子的方向辐射出去。
这种方式适用于需要较高增益和定向性的应用。
第3章 偶极子天线
2
R∑ =
30
π
∫
2π
0
dϕ ∫
π
0
cos(kl cos θ ) − cos kl dθ sin θ
2
3.3 偶极子天线
l << λ , ka < 0.1 R∑ = 20(kl )
4
3.3 偶极子天线
前面求得的辐射电阻是在远区积分得到的，没有 考虑近区场。如果作一闭合面紧靠振子表面，这 时波印廷矢量沿表面的积分所得的功率应既有实 部又有虚部。实部功率产生脱离振子电流和电荷 的辐射场，虚部表示无功功率，它表示受振子电 流和电荷牵制的，并与电流和电荷形成统一体， 不能分割开的储能场。
天线
3.3 偶极子天线
将振子辐射的功率等效为沿天线臂的电阻 损耗，且此损耗电阻均匀地分布在天线臂 上。设振子单位长度损耗电阻为R1整个振 子的损耗功率为
1 1 2 2 Pr = ∫ I z R1dz = I m R∑ 20 2
l
将I Z = I m sin k (l − z ) 代入上式得
2 R∑ R1 = sin 2kl l (1 − ) 2kl
2012-5-22
3.3 偶极子天线
天线的输入功率为：PA = I 0 为振子的输入电流 RA为输入阻抗的实数部分 如果认为振子是由理想导体制成的，那么输入功率和辐射功率相等
2 I m R∑ = I 02 RA 2
1 2 I 0 RA 2
Im R∑ R∑ ,Q I 0 = I m sin kl ,∴ RA = RA = I0 sin 2 kl X∑ Z∑ 同理可以得到：X A = ，Z A = 2 sin kl sin 2 kl
3.3 偶极子天线
超短波七元偶极子侧向天线阵应用场景
摘要：1. 介绍超短波和偶极子天线的基本概念2. 解释七元偶极子侧向天线阵的结构和原理3. 探讨超短波七元偶极子侧向天线阵在通信和雷达系统中的应用场景4. 分析未来的发展趋势和潜在的应用可能性引言超短波通信和雷达系统一直在军事和民用领域发挥着重要的作用。
而偶极子天线则是这类系统中最常用的一种天线类型之一。
而七元偶极子侧向天线阵作为一种特殊的天线结构，具有更加广泛的应用场景和更高的性能要求。
1. 超短波和偶极子天线的基本概念超短波（Ultra High Frequency, UHF）波段通常指的是300MHz至3GHz的电磁波频段，具有穿透建筑物能力强、抗多径衰减能力强等特点，因此被广泛应用于军事通信、卫星通信以及雷达系统中。
偶极子天线是一种最简单的无线电天线结构，由两根等长的、平行的输电线构成，可以用于发射或接收电磁波。
由于其结构简单、成本低廉、易于制造等优点，因此在超短波通信和雷达系统中得到了广泛应用。
七元偶极子侧向天线阵是由七个偶极子天线组成的一种线性阵列，通过控制每个天线的相位和幅度来实现对信号的波束形成和指向性辐射。
其结构复杂，需要精密的相位和幅度控制器来确保整个天线阵的工作性能。
通过调节每个偶极子天线的信号发射和接收特性，可以实现对特定方向的信号收发，并且可以实现波束的扫描和锁定。
3. 超短波七元偶极子侧向天线阵在通信和雷达系统中的应用场景在超短波通信系统中，七元偶极子侧向天线阵可以实现对特定方向的信号发送和接收，从而提高了通信系统的抗干扰能力和信号覆盖范围。
在雷达系统中，七元偶极子侧向天线阵可以实现对目标的精确探测和跟踪，同时也可以实现对多目标的同时监测和测距。
七元偶极子侧向天线阵在军事通信、卫星通信和雷达系统中得到了广泛的应用。
4. 未来的发展趋势和潜在的应用可能性随着5G技术的发展和智能化需求的增加，超短波通信和雷达系统对天线性能的要求会越来越高。
七元偶极子侧向天线阵作为一种性能优越的天线类型，将会得到更广泛的应用。
超短波七元偶极子侧向天线阵应用场景
超短波七元偶极子侧向天线阵应用场景超短波七元偶极子侧向天线阵应用场景导语：超短波七元偶极子侧向天线阵作为一种高效的通信设备，广泛应用于各个领域。
本文将从不同的应用场景出发，全面评估并深入探讨超短波七元偶极子侧向天线阵的价值所在，以帮助读者更深入地理解该技术的优势和应用前景。
1. 通信领域超短波七元偶极子侧向天线阵在通信系统中发挥着重要作用。
它具备大功率传输的特点，能够有效地扩大通信范围和信号覆盖面积。
该天线阵具备较低的失真率和高的信号接收灵敏度，能够在弱信号环境下保持通信质量。
超短波七元偶极子侧向天线阵具备较宽的工作频带，适用于不同的通信频段和协议。
在实际应用中，该天线阵常用于无线通信基站、卫星通信、广播电视等领域，有效提升了通信服务质量和覆盖范围。
2. 航空航天领域超短波七元偶极子侧向天线阵在航空航天领域发挥着重要作用。
该天线阵的辐射特性能够满足航空器对天线方向性和覆盖范围的需求。
在航空器通信系统中，超短波七元偶极子侧向天线阵的高效率和高传输速率能够满足数据传输和通信需求，提高了航空器通信效率和可靠性。
航空器对天线重量和体积要求严格，而超短波七元偶极子侧向天线阵具备小巧轻便的特点，能够满足航空器的天线设计要求。
3. 物联网领域超短波七元偶极子侧向天线阵在物联网领域应用广泛。
物联网作为一个包含庞大数量设备的网络，需要一种能够高效传输数据的通信手段。
超短波七元偶极子侧向天线阵具备高速数据传输的能力，能够满足物联网设备之间的高效通信需求。
物联网设备通常需要长时间工作并保持高质量的信号连接。
超短波七元偶极子侧向天线阵具备高的信号接收灵敏度和通信质量，能够满足长时间稳定工作的要求。
物联网涉及的设备种类多样，而超短波七元偶极子侧向天线阵的通信频带适应性广泛，适合不同类型设备之间的通信需求。
个人观点和理解：超短波七元偶极子侧向天线阵作为一种高效的通信设备，其应用场景非常广泛。
无论是在通信领域、航空航天领域还是物联网领域，该天线阵都能够提供稳定高质量的信号传输和接收服务。
- 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)。
航空天线技术
第三讲 偶极子天线及其应用
偶极子天线
元天线的方向图 天线上的电流分布 偶极子天线 地面对天线方向图的影响 应用
元天线
关于近场与远场距天线距离的近似划分。 以电偶极子为例。
电偶极子的物理模型为一个小尺寸均匀 线电流元I(ω)dl, 其中I(ω)为线电流 频谱，dl为长度(dl<<λ)。
地面对天线方向图的影响
天线和天线像构成一个二元天线阵，对 于水平天线，它们之间的相位差180°， 称为负像。对于垂直天线，当天线的长 度为半波长的奇数倍时，相位差为0，是 正像；当天线的长度为半波长的偶数倍 时，相位差180°，是负像。
地面对天线方向图的影响
正像时的阵因子为
2 cos
2H
cos
元天线的方向图
振荡电流是产生辐射的源，辐射的强弱 与电流的大小有关。 天线上电流分布的情况对天线辐射的方 向图有决定性的作用。 用一最简单的元天线为例，来求它的方 向图与电流的关系。所谓元天线是指长 度极短的一小段天线，这段天线上的电 流可以假定为均匀的。
元天线的方向图
元天线的方向图
元天线产生于远区的电场强度为
E
jIdl 4k
sin
k2 r
jk r2
1 r3
e jkre
jIdl 2k
cos
r
jk
2
1 r3
e
e jkr r
三同点与辐射场
简化
1 j
1
E
K
r
r 2
r
3
辐射波：第一项 凋落波：第二项 感应场：第三项
三同点（纯凋点） r 1 ，通过凋落波，
间接得到辐射场
元天线
E
jIdl sin 4k
dE
j Idz sine jr 2r
元天线产生于远区的磁场强度为
dH
j Idz sine jr 2r
元天线的方向图
E面方向图
元天线的方向图
H面方向图
元天线（HFSS仿真）
仿真频率为1GHz 偶极子长度取λ／150 偶极子直径为λ／300 激励电流为1A
元天线（HFSS仿真）
E面方向图
元天线（HFSS仿真）
2 cos
2H
sin
负像时的阵因子为
2 s in
2H Βιβλιοθήκη cos2 s in
2H
sin
应用
射频识别(RFID)系统
应用
侧射式四元半波天线阵H面方向图
应用
考虑地面影响的侧射式四元半波天线阵 H面方向图
应用
CST MWS
ANSOFT HFSS
作业
推导半波振子方向图函数
偶极子天线
可以看成是由一段末端 开路的双线传输线形成 的。
对称天线是最通用的天 线型式之一。
偶极子天线
天线一端馈电，另一端开路，线上电流 分布可表示为
I I m sin (l z)
代入元天线远区电场公式
dE
j 60 r
I m sin (l z) sine jr dz
偶极子天线
用 r0 表示从天线输入端以到观察点P的 距离，则当P点很远时，可近似认为 r 与 r0 平行，此时 r r0 z cos
k2 r
为远场，即辐射场。
1
以 E为例， E远 E近 远场与近场中 r 2 项 的幅度比为 rk 2r
r
λ/6 λ/4 λ/2
λ
1.5λ 2λ
比值
1
0.5π
π
2π
3π
4π
r/k dB 0 4 10 16 19.5 22
元天线
利用富利叶变换很容易得出场的时域表 达式。在远区
E r, ,t
dl 4r
对于在地面上的天线，工程上是采用镜像法来 进行分析。所谓镜像法是假定地面为理想导体， 然后用以位于地面下对称位置的天线像来代替 地面的作用。
假定地面是理想导体，则边界条件的要求是的 切线分量应该是零，也就是说，在地面上E的 方向与地面垂直。在用天线像代替地面时，这 一条件应该得到满足。所以，垂直元天线的天 线像的电流与元天线上的电流同相，而水平元 天线的天线像的电流与元天线上的电流反向。
代入上式
dE
60
j
r0
I m sin sin (l z)e dz j (r0 z cos )
偶极子天线
沿天线长度积分求得
E
j 60 r0
I m sine jr0
l sin (l z)e jz cos dz
0
60
j
r0
I m sin(180 )e jr0
l sin (l z)e jz cos(180 ) dz
H面方向图
元天线（HFSS仿真）
立体方向图
天线上的电流分布
计算实际天线的辐射场时，是将天线分 成无数个元天线，每段元天线上的电流 是相应实际天线中该段的电流值，然后 用积分求和的方法将各个元天线的辐射 场迭加起来。在迭加的时候，需考虑空 间方位和时间相位上的关系。 在求天线辐射场时，应先知道天线上的 电流分布情况。
sin
d dt
I
t
r c
H r. .t E r. .t Zo
元天线
从上面公式可总结出电偶极子发射场的如下主 要特性： ①在频域，远区辐射场强随频率增加而线性增 强。 ②在时域，远区辐射场时域波形正比于电流波 形的时间导数。 ③近区与远区场的空间衰减规律不同：在远区 电场与磁场皆按1/r规律衰减；而在近区电场 按1/r3规律衰减，而磁场则按1/r2规律衰减。
s in
偶极子天线（Matlab仿真）
E面方向图
偶极子天线（Matlab仿真）
H面方向图
半波振子天线（HFSS仿真）
仿真频率为1GHz 振子直径为λ／30 激励电流为1A
半波振子天线（HFSS仿真）
E面方向图
半波振子天线（HFSS仿真）
H面方向图
半波振子天线（HFSS仿真）
立体方向图
地面对天线方向图的影响
0
偶极子天线
将此式积分后取绝对值，可得远区电场 强度的公式。
| E
|
60 I m r0
cos(l cos ) cos l s in
式中 为对称天线的一臂长度。
l
偶极子天线
当 l / 4时（半波天线），
|
E
|
60I m r0
cos cos
2
sin
方向图函数
cos cos
f ( ) 2
天线上的电流分布
严格求解天线上的电流分布是一个复杂 的理论问题。即使是对于一个简单的对 称天线，计算它的电流分布也是相当困 难的。 工程上则采用近似方法。对于结构简单 的细长天线（天线直径远小于波长）的 电流分布，是假定与无损耗均匀传输线 上的电流分布相同。
天线上的电流分布
对于在中点馈电的对称天线可以看成是 将末端开路的均匀传输线张开而成，天 线上的电流分布是对称于中点的驻波。