天线原理与设计期中考试资料
天线原理与设计试试试题库
天线原理与设计复习一、填空题1. 天线的主要作用是________________, ___________________________。
2. 天线辐射方向图一般是一个空间三维的曲面图形，但工程上为了方便常采用通过_____________方向的两个正交平面上的剖面来描述天线的方向图。
对于线极化天线，这两个正交的平面通常取为________面和________面。
3. 天线方向图的E 面是指通过_______________方向且平行于_______________的平面。
4. 设某天线的远区辐射电场表示为0(,)j re E Ef rβθθϕ-=，0E ϕ=，0r E =，则坡印亭矢量表示为=w _________________________，其辐射功率表示为r P =_________________________。
5. 半功率波瓣宽度指方向图主瓣上 之间的夹角，或场强下降到最大值的_______处或分贝值从最大值下降 处对应两点之间的夹角。
6. 设某天线的辐射电场主瓣最大值为max E ，副瓣最大值为max S E ，则其副瓣电平定义式为 (dB)。
7. 天线方向性系数D 是用来表征天线辐射能量集中程度的一个参数。
若已知自由空间的方向图函数为),(ϕθf ，则最大指向(m m ϕθ,)上的D =_______________,若已知对称振子天线的辐射电阻为r R ，则D =_________________，若已知天线的效率为a η，则增益G=____________。
8．半波对称振子的带宽决定于 ，而对数周期振子天线的带宽则是由 决定。
9. 理想点源天线是指 的假想点源天线，其辐射方向图在空间是 面。
10. 在某方向(00,θϕ)上，设理想点源天线的电场强度为0E ，某天线的电场强度为00(,)E θϕ，则天线的方向性系数00(,)D θϕ和增益00(,)G θϕ的定义表达式均可写作22000(,)/E E θϕ，它们的定义区别为前者是 为条件，后者是 为条件。
天线原理与设计—第一章天线参数
1.2 天线主要的特性参数
圆极化和椭圆极化
对于两个相互垂直的线极化波，当他们幅度相同 相位相差 90°是形成圆极化波，当他们幅度不同 的时候，则形成椭圆极化波。他们根据旋转方向 不同，又分为左旋和右旋。
1.2 天线主要的特性参数
天线的极化
• 当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致 时，接收到的信号都会变小，也就是说，发生极 化损失。 • 当接收天线的极化方向与来波的极化方向完全正 交时，例如用水平极化的接收天线接收垂直极化 的来波，或用右旋圆极化的接收天线接收左旋圆 极化的来波时，天线就完全接收不到来波的能量， 这种情况下极化损失为最大，称极化完全隔离。
辐射近场区的场以辐射场为主，但场随空间角度的分 布会随 R 的变化而变化，场的径向分量也有可能较大。 这一区域的范围一般定义为 （D > ）。 当天线的尺寸与波长相比很小时，这一区域可能不存 在。对于聚焦于无穷处的天线，这一区域也称为菲涅 耳(Fresnel)区。 远场区则是我们最关心的区域，我们的测量几乎都必 须在这个区域内进行。
1.1 空间源产生的场
L=lambda/2
L=3*lambda/2
1.1 空间源产生的场
一般根据R的变化可以将空间分为感应近场区、辐射近 场 区 （ 菲 涅 耳 区 Fresnel ） 和 远 场 区 （ 夫 琅 和 费 Fraunhofer）三个区，如图所示。
1.1 空间源产生的场
感应近场区的场主要是感应场，其外边界一般定义 为 ，其中，D为天线的最大尺寸，为 工作波长。如果天线是非常短的偶极天线，其外边界 定义为 。。
1.2 天线主要的特性参数
主瓣宽度
场强从主瓣最大值下降到最大值的0.707倍或功率从 主瓣的功率最大值下降到主瓣功率最大值一半时两 点之间的角度 主瓣宽度通常指方向 图某个截面内的主瓣 宽度。如果天线方向 图不是旋转对称的 ， 则各个截面内的主瓣 宽度不等。一般情况 下主要考虑 E 面和 H 面 内的主瓣宽度。
天线原理试题
天线原理试题1. 电磁波传播的原理电磁波是一种由变化的电场和磁场组成的波动现象。
当电流通过导体时，会产生电磁辐射，即电磁波。
天线利用这种辐射的特性进行信号的接收和发送。
2. 天线的基本构造天线通常由金属材料制成，具有一定的长度和形状。
常见的天线结构包括直线天线、环形天线和抛物面天线等。
天线的形状和长度会影响其接收和发送的频率范围。
3. 天线的工作原理天线的工作原理基于电磁感应和辐射的原理。
当电磁波经过天线时，会激发天线中的电场和磁场，并将其转化为电流。
这些电流可以通过连接的电路来接收或发送信号。
4. 天线的接收和发送信号天线作为接收器时，接收到的无线信号会通过天线的导线传输到接收器电路中，进而转化为可识别的信号。
天线作为发送器时，电流将被输入到天线导线中，并被转化为电磁波进行传输。
5. 天线的增益和方向性天线的增益是指天线向特定方向上的信号接收或发送能力。
通过设计特定形状和长度的天线，可以增强特定频率范围的信号接收或发送能力。
天线的方向性则指的是天线在接收或发送信号时的主要辐射方向。
6. 天线的应用领域天线广泛应用于无线通信、广播、雷达等领域。
不同类型的天线适用于不同的应用场景，如扩大无线信号覆盖范围、实现远距离通信或定向传输等。
7. 天线的优化与调整为了提高天线的性能，可以采用不同的技术来优化和调整天线的参数，如改变天线的形状、长度和材料等。
通过精确的设计和调整，可以使天线在特定频率范围内的信号接收和发送效果更好。
8. 天线的局限性和挑战天线的性能受到多种因素的影响，如传播环境、材料损耗、多径效应等。
在特殊的环境中，天线的性能可能会受到限制，需要通过合适的设计和技术手段来克服这些挑战。
天线原理与设计(王建)2PDF版
■电场与磁场分量的比值等于媒质中的波阻抗。 Eθ = η0 Hϕ
(1.11)
■适当建立坐标系，使基本振子轴与z轴重合，则其辐射 场只与θ角有关，与φ角无关。辐射场是旋转对称的。
1.1.3 元天线的辐射方向图
重写式(1.9)中的Eθ分量为
Idz − jβ r Eθ = jη0 e F (θ ) 2λ r
1 1 * * ˆ≠0 Wav = Re[E × H ] = Re[ Eθ Hϕ ]r 2 2
(1.8)
这表明在中场区中有径向方向的向外辐射现象。
●远场区(βr>>1) 该场区中的电磁场分量式(1.4)中只需保留1/r的那一项 即可，其它的项均可忽略不计。则远场区中只有Eθ和Hφ 分量，Er分量忽略不计。因此，基本振子的远区电磁场为
此式条件对口径天线也适用，不论是喇叭天线、反射 面天线还是平面阵列天线等，如果其最大口径尺寸为D， 则其远场区条件应满足
r ≥ 2D / λ
2
(1.26)
以上分析说明，只要观察点处于远场区，则其相位因 子中的R可由式(1.22)表示，而式(1.18)被积函数分母上的 R可用R≈r来近似。这种简化称为远场近似，即 对相位 ⎧ R ≃ r − z ′ cos θ (1.27) ⎨ 对幅度 ⎩R ≃ r 取R≈r-z'cosθ，表示由天线上某源点到远区场点的径向 矢量与由坐标原点到场点的径向矢量平行，如前面图(b) 所示。而r-R≈z´cosθ为两条射线的距离差，称为波程差。
■由定义，yz面为E面 (E面方向图有无穷多个)； xz面为H面。 ■与理想点源天线不同，元天线是有方向性的。
1.1.4 元天线的的Rr、D和Se
由元天线的远区辐射场表示式 (1.9)及辐射功率表示式 (0.6)，可得基本振子的辐射功率为
天线原理与设计2.2 对称振子的方向图和方向性系数
故方向性函数为: F ( ,) sin( cos)
2
(2)在xOz平面的方向图， 0,cos 1
F
(
,
)
|
F0
(
,
)
f
(
)
|
sin
sin(
2
cos
)
其方向图如图所示。
cos( )
2
式中： π 2kd sin cos
(1)在xOy平面的方向图， π ,sin 1
2 此时方向图由阵因子确定
f ( ) cos( ) cos(π 2kd cos ) sin(kd cos)
2
2
已知： kd 2π π 4 2
远区情况：R d R1 // R2
R2 R1 ON
OM d cos
2Em
e jkR R
j
e2
F0
(
,
)
cos(
2
)
其中： kd sin cos
ON OM sin
所以：R1 R2
R R
d
sin
cos
比较这两种二元阵，其辐射场的 表达式形式相同，不同的是两阵 元的相位差表示式不一样。
jπ
I2 I0e 2
两个阵元辐射场叠加为：
E
j
I
0l
sin
[e
j
π 2
2
e jkR1 R1
jπ
e 2
e jkR2 R2
]
其中： R1 R d sin cos , R2 R d sin cos
天线原理与设计(王建)3PDF版(优选.)
+
I1 I0
e− jβ r1 ]
r1
作远场近似：对幅度 1/ r1 ≃ 1/ r0
对相位 r1 = r0 − rˆ0izˆd = r0 − d cosθ
(1.89)
并设
I1 / I0 = me− jα
(1.90)
式中，m为两单元电流幅度比，α为两单元电流之间的相
位差，若α>0，则I1滞后于I0；若α<0，则I1超前于I0 ； 若α=0 ，则I1与I0同相位。式(1.89)可写作
(1.93)
合成相差
ψ = β d cosθ − α
(1.94)
由式(1.92)可见，二元阵总场方向图由两部分相乘而 得，第一部分f0(θ,φ)为单元天线的方向图函数；第二部 分fa(θ,φ)称为阵因子，它与单元间距d、电流幅度比值m、 相位差α和空间方向角θ有关，与单元天线无关。因此 得方向图相乘原理：
(1.106)
阵因子为
N −1
N −1
∑ ∑ = E0
e = E jn( β d cosθ −α ) 0
e jnψ = E0 fa (ψ )
n=0
n=0
+ 2 + e jβd sinθ sinϕ ]
=
j 60I r
e− jβ r
− jβ d sinθ sinϕ
f0 (θ ,ϕ )[e 2
+ e ] jβ d sinθ sinϕ 2
2
=
j 60I r
e− jβ r
f0
(θ
,ϕ
)4
cos2
(
βd 2
sinθsinຫໍສະໝຸດ )=j 60I r
e− jβ r
天线基本知识试题
天线基本知识试题1、天线的基本作用是什么？转成为自由空间的电磁波，将传输线中的高频电磁能转成为自由空间的电磁波，或反之将自由空间中的电磁波转化为传输线中的高频电磁能。
因此，的电磁波转化为传输线中的高频电磁能。
2、天线的基本结构形式是什么？天线的工作带宽是如何确定的？它的物理本质是什么？天线的基本结构是两根长度大于波长的电流增加形成较强辐射导线天线的工作宽带是在规定的驻波比下天线的工作频带宽度决定的驻波比下天线的工作频带宽度决定的。
天线的工作宽带是在规定的驻波比下天线的工作频带宽度决定的。
它的物理本质是张开并且长度相当于波长的两导线载入方向相同的交变电流产生相同方向感应电动势产生较强辐射。
流产生相同方向感应电动势产生较强辐射。
4、天线的极化是如何定义的？它可分为哪几种极化不同的天线？天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向。
可分为双极化天线，天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向。
可分为双极化天线，圆极化天线，垂直极化天线，水平极化天线，度倾斜的极化、圆极化天线，垂直极化天线，水平极化天线，+45 度倾斜的极化、-45 度倾斜的极化天线5、天线的方向图表明了天线的什么特性？3dB 波束宽度及 10dB 波束宽度是如何定义？天线的方向图表明了天线的方向性的特性 3dB 天线的方向性的特性。
天线的方向图表明了天线的方向性的特性。
波束宽度是主瓣两半功率点度的波瓣宽度，间的夹角为 60 度的波瓣宽度，10dB 波束宽度是主瓣两半功率点间的夹角为 120 度的波瓣宽度。
度的波瓣宽度。
6、为了使天线辐射的方向性更强即波束的方向图更窄，我们通常采用什么方法来改变天线辐射的方向性，它的物理原理是什么？一般说来，为了使天线辐射的方向性更强即波束的方向图更窄，一般说来，为了使天线辐射的方向性更强即波束的方向图更窄，我们通常采用提高天线的增益来改变天线辐射的方向性，采用提高天线的增益来改变天线辐射的方向性，它的物理原理是主瓣波束宽度越窄，天线增益越高。
射频天线基础知识单选题100道及答案解析
射频天线基础知识单选题100道及答案解析1. 射频信号在自由空间中的传播速度大约是（）A. 3×10^5 km/sB. 3×10^8 m/sC. 3×10^6 m/sD. 3×10^7 m/s答案：B解析：射频信号属于电磁波，在自由空间中的传播速度约为光速，即3×10^8 m/s。
2. 以下哪种频段属于射频频段（）A. 可见光频段B. 红外线频段C. 微波频段D. 紫外线频段答案：C解析：微波频段属于射频频段。
3. 天线的主要作用是（）A. 放大信号B. 滤波信号C. 辐射和接收电磁波D. 调制信号答案：C解析：天线的主要功能是辐射和接收电磁波。
4. 天线的输入阻抗一般为（）A. 纯电阻B. 纯电容C. 纯电感D. 电阻和电抗的组合答案：D解析：天线的输入阻抗通常是电阻和电抗的组合。
5. 当天线的输入阻抗与馈线的特性阻抗匹配时，会（）A. 反射增大B. 传输效率降低C. 功率损耗减小D. 信号衰减增大答案：C解析：匹配时功率损耗减小，传输效率提高。
6. 以下哪种天线具有全向辐射特性（）A. 偶极子天线B. 抛物面天线C. 八木天线D. 定向天线答案：A解析：偶极子天线通常具有全向辐射特性。
7. 天线的增益表示（）A. 信号放大倍数B. 辐射功率增强程度C. 接收灵敏度提高程度D. 抗干扰能力增强程度答案：B解析：天线增益表示天线辐射功率的增强程度。
8. 增益为3dB 的天线，辐射功率是原来的（）倍A. 2B. 1.41C. 1D. 0.5答案：A解析：增益为3dB 时，辐射功率约为原来的 2 倍。
9. 天线的极化方式不包括（）A. 水平极化B. 垂直极化C. 椭圆极化D. 正弦极化答案：D解析：天线的极化方式包括水平极化、垂直极化和椭圆极化。
10. 两个相同极化的天线，极化方向夹角越大，接收信号（）A. 越强B. 越弱C. 不变D. 先强后弱答案：B解析：极化方向夹角越大，接收信号越弱。
天线原理及设计复习
λ
分析对称振子天线的已知条件是什么？ 对称振子天线上的正弦电流分布是基于什么原理得到的？ 正弦电流分布 I ( z ) = I m sin[ β (l − | z |)] , − l ≤ z ≤ l 三角形电流分布 I ( z ) = I m (1− | z | / l ) , − l ≤ z ≤ l 单行波天线上的电流分布 I ( z ) = I 0e − j β ′z ,
6
cos( sin θ ) 2 yz 面： f (θ ) = , 0 cosθ
π
⎛ βd ⎞ ⎛π ⎞ f12 (θ ) = 2 cos ⎜ sin θ ⎟ = 2 cos ⎜ sin θ ⎟ ⎝ 2 ⎠ ⎝2 ⎠
0 ≤θ ≤π
⎛π ⎞ f12,1' 2 ' (θ ) = 2 sin ( β H cos θ ) = 2 sin ⎜ cosθ ⎟ , ⎝2 ⎠
Байду номын сангаас
2l
ρ
) − 1] ，输入阻抗随长度的
5 、二元耦合振子天线的阻抗方程总辐射阻抗
⎧U1 = I1m Z11 + I 2 m Z12 阻抗方程 ⎨ ⎩U 2 = I1m Z 21 + I 2 m Z 22
7
I 2m ⎧ Z = Z + Z12 1 11 r ⎪ I1m ⎪ 单元的辐射阻抗 ⎨ ⎪ Z = I1m Z + Z r2 21 22 ⎪ I 2m ⎩ 总辐射阻抗 Z ∑ = Z r1 + Z r 2
f12 = 2 sin(
βd
2
cos θ ) ；
cos θ ) ；
βd
2
■形成心脏形方向图的二元阵阵因子：
(α = ±
π
天线原理习题及标准答案.docx
第一章1-1试用对偶原理，由电基本振子场强式(1・5)和式(1-7),写出磁基本振子的场表示式。
对偶原理的对应关系为：FT——mP ------- P“ -------88 ------ I另外，由于k = .所以有R ------ k(1 ) COS0 1 + —— I jkj或祐+丄-丄］I Jkr k 2r 2)丹厂（）结合 r i dl=jCD]Ll （｝IS有磁基本振了的场表示式为:E..=0E°=0e-jkr可以就此结束，也可以继续整理为jkr)e~jkr —cos^ 1 +“0 I2Ar _ co&IS n o一 — sin 6^ 1 +“0 Isin 0 1 + —1-3若已知电基本振子辐射电场强度大小E 厂丄计3,天线辐射功率可按穿过以源 2zr为球心处于远区的封闭球面的功率密度的总和计算，即4 =Js （几0,0）•& ,Sds=r 2sm6dM （p 为面积元。
试计算该电基本振子的辐射功率和辐射电阻。
【解】首先求辐射功率辐射电阻为1 严24{k 」o 」o 〃丫‘〃 77（）sin& < 2Zr 、2 r 2 sin 0cl0d （p = 40TT 2性系数。
【解】方向性系数的定义为：在相同辐射功率、相同距离条件下，天线在某辐射方向上的 功率密度S max （或场强Emax 的平方），与无方向性天线在该方向上的功率密度So （或场强 &的平方）之比。
首先求辐射功率其中&是无方向性天线的辐射场强。
因此，可以求得E~ = 240（＞r 2E 2所以方向性系数2）=严=1.5 E 21-5若已知电基本振子辐射场公式E& =sin&,试利用方向性系 〔的定义求其方向24（加」°、2 'n令该辐射功率为如空卜sin 叫1-6设小电流环电流为b 环面积S 。
求小电流环天线的辐射功率和辐射电阻表示式。
天线的原理与设计
天线的原理与设计天线是将电能（或者电磁波）转换为电磁场（或者电磁波）的装置，它在通信、雷达、无线电电视广播和无线电导航等领域起着重要作用。
天线设计的目的是通过合适的几何形状和材料选择，使其尽可能高效地辐射和接收电磁波。
天线的原理可以归纳为以下几个主要方面：1. 反射和辐射原理：天线将电能转换为电磁波的关键在于其几何形状。
几何形状不同，天线对电磁波的反射和辐射效果也不同。
一般来说，天线的形状需要与待处理信号的波长相匹配，以确保最佳的能量传输和辐射。
2. 功率匹配原理：设计天线需要考虑到待处理信号的功率，以及天线的能量传输效率。
天线设计需要合理选择天线尺寸、形状和材料，以确保尽可能高的信号接收和发射效率。
3. 波束方向性原理：天线的方向性是指其辐射或接收信号的方向性。
波束方向性天线的设计考虑到天线的几何形状、电流分布、波束宽度等因素，以使其增加信号的强度以及抑制不希望的信号干扰。
4. 阻抗匹配原理：阻抗匹配是天线设计中的关键要素之一。
天线的阻抗与发射或接收设备之间的阻抗必须匹配，以确保最大能量传输和最小信号损失。
通过使用匹配网络或其他技术，可以实现天线和设备之间的阻抗匹配。
天线的设计过程可以基于理论分析、模拟和实验来完成。
具体的设计步骤包括：1. 确定设计需求和参数：根据特定应用的需求，确定所需天线的频率范围、增益、方向性、极化方式等参数。
2. 选择适当的天线类型：根据设计需求，选择适合的天线类型，如喇叭天线、螺旋天线、微带天线等。
3. 进行理论分析和模拟：利用电磁场理论和仿真软件，对天线进行理论分析和模拟，确定天线的几何结构和材料。
4. 进行实验验证：通过制作样品天线并进行实验验证，评估天线的性能和参数是否符合设计要求。
如果需要，进行调整和优化。
5. 优化和改进：根据理论分析、模拟和实验结果，对天线进行优化和改进，以提高天线的性能和效果。
天线设计中需要考虑的其他因素还包括天线的制造成本、安装要求、环境适应性等。
天线原理与设计习题集解答-第1章
天线原理与设计习题集第一章天线的方向图(1-1) 如图1为一元天线，电流矩为Idz，其矢量磁位表示为r jr4Idzˆβπμ-=ezA，试导出元天线的远区辐射电磁场ϕθHE,。
(电磁场与电磁波P163)图1-1 (a) 元天线及坐标系(b) 元天线及场分量取向解：利用球坐标中矢量各分量与直角坐标系中矢量各分量的关系矩阵sin cos sin sin coscos cos cos sin sinsin cos0r xyzA AA AA Aθϕθϕθϕθθϕθϕθϕϕ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦因0x yA A==，可得cossinr zzA AA AAθϕθθ⎧=⎪=-⎨⎪=⎩由远场公式1ˆjrωη=-⎧⎪⎨=⨯⎪⎩E AH E可得jj sin2rIdzE erβθηθλ-=(V/m)jj sin2rIdzH erβϕθλ-=(A/m)r rE E H Hϕθ====(1-2) 已知球面波函数re r j/βψ-=，试证其满足波动方程：022=+∇ψβψ证明：22222211()[(1)]j r j rr j r e er r r r r rββψβψββψ--∂∂∂∇==-+=-=-∂∂∂则 022=+∇ψβψ(1-3) 如图2所示为两副长度为λ= 2的对称线天线，其上的电流分别为均匀分布和三角形分布，试采用元天线辐射场的叠加原理，导出两天线的远区辐射场ϕθH E ,，方向图函数),(ϕθf 和归一化方向图函数),(ϕθF ，并分别画出它们在yoz 平面和xoy 平面内的方向图的示意图。
解：(1) 天线上电流为均匀分布时0(),I z I l z l =-≤≤将对称振子分为长度为dz 的许多小段，每个小段可看作是一个元天线，如下图所示。
距坐标原点z 处的元天线的辐射电场为j j 0()j sin j sin 22R R I z dz I dzdE e e R Rββθηθηθλλ--==作远场近似，对相位 cos R r z θ-，对幅度 1/1/R r ，且 j j j cos R r z e e e βββθ--=，得j cos 0j sin 2j rz e dE I e dz rββθθηθλ-=则远区总场为这些元天线的辐射场在空间某点的叠加，用积分表示为j j cos cos j cos 00j sin j sin 22cos r r j l j l ll z l l e I e e e E dE I e dz r r j βββθβθβθθθηθηθλλβθ------===⎰⎰j j0060sin(cos)60j sin j()cosr rI l Ie e fr rβββθθθθ--==式中方向图函数为：/2sin(cos)sin(cos)()sin|sincos cosllfλβθπθθθθθθ===均匀电流分布的对称振子，其最大辐射方向在侧向。
天线 面试题
天线面试题天线是无线通信系统中非常重要的组成部分，其作用是接收和发送无线信号。
在电信行业中，天线相关的技术和知识是面试中经常会涉及到的内容。
本文将针对天线面试题进行探讨，介绍一些常见的面试题及其答案，以帮助应聘者更好地准备面试。
一、基础知识类问题1. 请简要介绍一下天线的基本原理。
答：天线是将电磁波转化为电信号或将电信号转化为电磁波的设备。
其基本原理是根据电磁场的相互作用，通过振荡器（或发射器）发出电磁波，或通过接收器将收到的电磁波转换为电信号。
2. 请说明天线的主要参数有哪些，以及它们的作用分别是什么。
答：天线的主要参数包括增益、频率带宽、辐射方向性、前后比、波束宽度、驻波比等。
它们分别表示天线的增益能力、工作频率范围、辐射方向特性、辐射强度分布等。
3. 天线的增益是什么意思？如何计算？答：天线的增益是指天线辐射功率与理论参考天线相比的比值。
增益的计算公式为G = 4πA/λ^2，其中A为天线的有效面积，λ为天线所工作的波长。
二、应用场景类问题1. 请介绍一下天线在卫星通信领域的应用。
答：天线在卫星通信领域广泛应用于卫星地球站和卫星移动通信终端。
地球站天线用于接收卫星信号，实现地面与卫星之间的通信。
卫星移动通信终端天线用于与卫星进行数据交换，实现移动通信功能。
2. 天线在智能手机中的作用是什么？答：在智能手机中，天线用于接收和发送无线信号。
其中主要包括GPS天线用于接收全球定位系统信号，Wi-Fi天线用于接收和发送无线局域网信号，蓝牙天线用于与其他设备进行蓝牙通信等。
三、设计类问题1. 请说明天线的辐射方向性是什么意思，并举例说明。
答：天线的辐射方向性是指天线在空间中发射或接收信号的方向特性。
例如，定向天线主要向某个方向辐射或接收信号，如在无线电通信中使用的定向天线；而全向天线在水平面上的辐射方向性均匀，多用于无线路由器等设备。
2. 如何改善天线的增益？答：要改善天线的增益，可以采用以下方法：- 增加天线的长度或面积；- 使用增益更高的天线材料；- 改变天线的结构设计，如使用方向性天线等。
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()
天线考试题及答案
天线考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 天线的基本参数不包括以下哪一项？A. 增益B. 阻抗C. 极化方式D. 频率范围答案：D2. 以下哪种天线不是按照辐射方向分类的？A. 全向天线B. 定向天线C. 偶极子天线D. 扇区天线答案：C3. 天线增益的单位是？A. 分贝（dB）B. 瓦特（W）C. 欧姆（Ω）D. 赫兹（Hz）答案：A4. 以下哪种天线具有最高的增益？A. 偶极子天线B. 八木天线C. 螺旋天线D. 抛物面天线答案：D5. 天线极化方式中，水平极化和垂直极化的区别在于？A. 天线的物理形状B. 电磁波的传播方向C. 电磁波的电场方向D. 天线的放置方向答案：C6. 以下哪种天线不适用于移动通信？A. 微带天线B. 喇叭天线C. 偶极子天线D. 抛物面天线答案：D7. 天线阵列中，单元天线之间的相位差对天线的？A. 增益没有影响B. 辐射方向有影响C. 极化方式有影响D. 阻抗没有影响答案：B8. 以下哪种天线是宽频带天线？A. 偶极子天线B. 微带天线C. 喇叭天线D. 螺旋天线答案：B9. 天线的方向图是描述天线的？A. 增益分布B. 阻抗特性C. 极化特性D. 辐射特性答案：D10. 天线的阻抗匹配通常是指？A. 天线与传输线的阻抗匹配B. 天线与接收器的阻抗匹配C. 天线与发射器的阻抗匹配D. 天线自身的阻抗匹配答案：A二、多项选择题（每题3分，共15分）11. 天线的基本参数包括以下哪些？A. 增益B. 阻抗C. 极化方式D. 频率范围E. 辐射方向答案：A, B, C, E12. 以下哪些因素会影响天线的增益？A. 天线的长度B. 天线的直径C. 天线的材质D. 天线的辐射方向E. 天线的极化方式答案：A, D, E13. 天线极化方式有以下哪些？A. 水平极化B. 垂直极化C. 圆极化D. 椭圆极化E. 线极化答案：A, B, C, D14. 天线阵列可以用于以下哪些目的？A. 增加天线增益B. 改变辐射方向C. 改善极化特性D. 增加天线阻抗E. 减少天线尺寸答案：A, B, C15. 以下哪些是天线的辐射特性？A. 增益B. 阻抗C. 方向图D. 极化方式E. 辐射效率答案：A, C, D, E三、判断题（每题2分，共10分）16. 天线的增益越高，其接收信号的能力越强。
天线原理与设计习题集解答-第1章
天线原理与设计习题集第一章天线的方向图(1-1) 如图1为一元天线，电流矩为Idz，其矢量磁位表示为r jr4Idzˆβπμ-=ezA，试导出元天线的远区辐射电磁场ϕθHE,。
(电磁场与电磁波P163)图1-1 (a) 元天线及坐标系(b) 元天线及场分量取向解：利用球坐标中矢量各分量与直角坐标系中矢量各分量的关系矩阵sin cos sin sin coscos cos cos sin sinsin cos0r xyzA AA AA Aθϕθϕθϕθθϕθϕθϕϕ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦因0x yA A==，可得cossinr zzA AA AAθϕθθ⎧=⎪=-⎨⎪=⎩由远场公式1ˆjrωη=-⎧⎪⎨=⨯⎪⎩E AH E可得jj sin2rIdzE erβθηθλ-=(V/m)jj sin2rIdzH erβϕθλ-=(A/m)r rE E H Hϕθ====(1-2) 已知球面波函数re r j/βψ-=，试证其满足波动方程：022=+∇ψβψ证明：22222211()[(1)]j r j rr j r e er r r r r rββψβψββψ--∂∂∂∇==-+=-=-∂∂∂则 022=+∇ψβψ(1-3) 如图2所示为两副长度为λ= 2的对称线天线，其上的电流分别为均匀分布和三角形分布，试采用元天线辐射场的叠加原理，导出两天线的远区辐射场ϕθH E ,，方向图函数),(ϕθf 和归一化方向图函数),(ϕθF ，并分别画出它们在yoz 平面和xoy 平面内的方向图的示意图。
解：(1) 天线上电流为均匀分布时0(),I z I l z l =-≤≤将对称振子分为长度为dz 的许多小段，每个小段可看作是一个元天线，如下图所示。
距坐标原点z 处的元天线的辐射电场为j j 0()j sin j sin 22R R I z dz I dzdE e e R Rββθηθηθλλ--==作远场近似，对相位 cos R r z θ-，对幅度 1/1/R r ，且 j j j cos R r z e e e βββθ--=，得j cos 0j sin 2j rz e dE I e dz rββθθηθλ-=则远区总场为这些元天线的辐射场在空间某点的叠加，用积分表示为j j cos cos j cos 00j sin j sin 22cos r r j l j l ll z l l e I e e e E dE I e dz r r j βββθβθβθθθηθηθλλβθ------===⎰⎰j j0060sin(cos)60j sin j()cosr rI l Ie e fr rβββθθθθ--==式中方向图函数为：/2sin(cos)sin(cos)()sin|sincos cosllfλβθπθθθθθθ===均匀电流分布的对称振子，其最大辐射方向在侧向。
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西南交通大学2012－2013 学年第( 2 )学期期
中考试试卷
课程代码 3143373 课程名称 天线原理与设计
考试时间 90分钟
阅卷教师签字：
一． 判断题：（20分）（正确标√，错误标⨯，每题2分） 1． 元天线的方向性系数为1.5。
（√） 2． 元天线的远区辐射场是平面波。
（⨯）
3．
在功率方向图中，功率为主瓣最大值一半对应两点所张的
夹角就是主瓣宽度。
（√ ） 4． 侧射式天线阵须满足各单元馈电幅度和相位均相等。
（√ ） 5． 坡印亭矢量法可以求出天线的辐射阻抗。
（⨯ ）
6． 对称振子的平均特性阻抗愈小，其频率特性就愈好。
（√ ） 7． 对称振子的谐振长度总是略大于0.25和0.5。
（⨯ ） 8．
右旋圆极化天线可以接收左旋圆极化天线发射的信号。
（⨯ ） 9．
要使接收天线接收到的功率达到最大，需满足阻抗匹配和
班 级 学 号 姓 名
密封装订线 密封装订线 密封装订线
极化匹配。
（√ ）
10．笼形天线设计增加了阻抗频带宽度。
（√ ）
二． 填空题：（30分，每空2分）
1.在场强方向图中，主瓣宽度是指场强大小下降到最大值的（ 0.707 ）倍处对应的两点之间的夹角。
2. 在功率方向图中，主瓣宽度是指功率大小下降到最大值的（ 0.5 ）倍处对应的两点之间的夹角。
3. 在分贝方向图中，主瓣宽度是指场强的分贝值下降到（-3 ）dB 处对应的两点之间的夹角。
4.当2/(1.44)l λ≤时，对称阵子的最大辐射方向在0
90m θ=。
5.当2/ 1.44l λ≤时，对称阵子的最大辐射方向在
(90)m θ=。
6.半波天线的归一化方向图()cos cos 2(
)sin F πθθθ
⎛⎫ ⎪⎝⎭=，
方向性系数(1.64)D =，输入阻抗(73.142.5)Z j =+Ω。
7.间距为
d 的二元等幅同相(1,0)m α==阵因子
()cos ,(2cos )a d f πθ
θϕλ
=。
8.间距为d 的二元等幅反相(1,)m απ==阵因子
()cos ,(2sin
)a d f πθ
θϕλ
=。
9. 间距为d 的均匀直线式N 元天线阵的阵因子
()sin
2,(
,cos )
sin
2
a N f d ψθϕψβθαψ
==-，(),a f θϕ最大值为（ N ），当阵因子的最大辐射方向为侧向即0
90m θ=时，
各单元电流相位差0
(0)α
=，阵因子的最大辐射方向为
端射即0
0m θ=时，各单元电流相位差(
)d
αβ=。
10. 垂直接地天线的方向性系数v D 是相应的自由空间中对称阵子方向性系数d D 的( 2 )倍。
三．计算题：（50分）两图中天线的间距为，与地面的间距为 1．
设地面为无限大理想导电平面。
如图所示为由等幅同相馈
电的半波振子组成垂直二元阵，试求出其E 面方向图函数。
（30） 2．
求出这种情况中天线的辐射阻抗。
（20）
x
y
∆
θ
''11111212173.1j42.5()4.1j0.7()0.8j4.1()12.5j29.9()55.7j16()
r z z z z z =+Ω=--Ω=-+Ω=--Ω=+Ω。