第1章__天线基础知识(3)..
合集下载
相关主题
- 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)。
第1章
天线基础知识
上次课内容回顾
1、发射天线的电参数
方向函数、方向图、方向图参数、方向系数、 天线效率、增益系数、天线极化、有效长度、 输入阻抗与辐射阻抗、频带宽度
2、互易定理 3、接收天线的电参数
有效接收面积、等效噪声温度
本次课主要内容
1．4 对称振子
对称振子的辐射场 对称振子的输入阻抗
1．5 天线阵的方向性
第1章 天线基础知识
对于幅度来说 r=r′，对于相位来说
r r z cos
在对称振子上距中心z处取电流元段dz， 它对远区场的贡献为
60 I m sin k (l z )dz jkr dE j sin e r
将式沿振子全长作积分
l 60 I m e jkr E j sin sin k l z e jkz cos dz l r 60 I m cos kl cos cos kl jkr j e r sin 60 I m j f ( )e jkr r
ห้องสมุดไป่ตู้
第1章 天线基础知识
9 0° 9 0° 9 0°
1 20 ° 1 50 ° 1 80 ° 2 10 ° 2 40 °
6 0° 3 0°
1 20 ° 1 50 °
6 0° 3 0° 0° 3 30 °
1 20 ° 1 50 ° 1 80 ° 2 10 ° 2 40 °
6 0° 3 0° 0° 3 30 °
3 00 °
图1―4―4 对称振子E面方向图
第1章 天线基础知识
4 方向系数 D 400
2
200
辐射电阻 Rr 0 0 0.5 l/ 1 0 1.5
图1―4―5 对称振子的方向系数与辐射电阻
随一臂电长度变化的图形
第1章 天线基础知识
可得半波振子的方向函数
cos( cos ) 2 F ( ) （1―4―6） sin
3 00 °
2 70 ° l＝ 0 .6 5
3 00 °
1 20 ° 3 0° 1 50 °
9 0°
6 0° 3 0° 0° 3 30 °
1 50 ° 1 80 ° 2 10 ° 2 40 °
0 ° 1 80 ° 3 30 ° 2 10 ° 3 00 ° 2 40 ° 2 70 ° l＝ 1 .5
0 ° 1 80 ° 3 30 ° 2 10 ° 2 70 ° l ＝ 0 .1 1 20 ° 9 0° 6 0° 3 0° 0° 3 30 ° 2 70 ° l＝ 0 .7 5 3 00 ° 3 00 ° 2 40 ° 2 70 ° l＝ 0 .2 5 1 20 ° 1 50 ° 1 80 ° 2 10 ° 2 40 ° 2 70 ° l＝ 1 9 0° 6 0°
其中：Ｉm为电流波腹点的复振幅
k=2π/λ为振子电流的相移常数
第1章 天线基础知识
1.4.2 对称振子的辐射场
将对称振子分成无限多电流元，对称振 子的辐射场就是所有电流元辐射场之和。
E P(r, )
r r z cos
－l
r r′
~
O
z dz l
z
图1―4―3
对称振子辐射场的计算
总场的模值与方向图函数 60 I m 模值： E f ( ) r
方向图函数为： 归一化方向图函数为：
当 m / 2
f ( ) 1 cos(kl cos ) cos(kl) F ( ) f max ( ) 1 cos kl sin
辐射场的方向性不仅与θ有关，也和 振子的电长度有关。 半波振子为：
其E面波瓣宽度为 2θ0.5E=78° 辐射电阻为 方向系数为 Rr =73.1Ω D=1.64
（1―4―7） （1―4―8）
半波振子比电基本振子的方向性稍强一点。
第1章 天线基础知识
1.5 天线阵的方向性 天线阵： 将若干个单元天线按一定方式排列而成的 天线系统。 天线阵类型：直线阵、平面阵、立体阵。
全波振子为
第1章 天线基础知识
半波振子(l=0.25λ，2l=0.5λ)最具有实用性， 它广泛地应用于短波和超短波波段，它既可以 作为独立天线使用，也可作为天线阵的阵元， 还可用作微波天线的馈源。
第1章 天线基础知识
对称振子以波腹电流归算的E面方向函数为
H面（θ=90°的xOy 面）方向函数与 φ无关，其方向图为圆。
r2 r1 d cos
x
r r1 r2 d cos
图1―5―1 二元阵的辐射
第1章 天线基础知识
对于远区辐射场而言，在可以认定它们到观察 点的电波射线足够平行的前提下，两天线在观察点
P(r1,θ,φ) 处产生的电场矢量方向相同，且相应的方
向函数相等。
E , E1 , E2 ,
正弦 分布 0 0 0 .0 5 0 .1 l / 0 .1 5 0 .2 0 0 .2 5 0 0 0 .1 0 .2 l / 0 .3 0 .4 0 .5
图1―4―2 对称振子电流分布
第1章 天线基础知识
理论与实验证实，对称振子电流近似
正弦分布
I m sin k (l z ) z 0 I ( z ) I m sin k (l z ) I m sin k (l z ) z 0
方向图乘积定理（重点） 应用实例
第1章 天线基础知识
1.4
对称振子
定义：对称振子是中间馈电，其两臂由两段 等长导线构成的振子天线。
振子总长度：L=2l 极化方式：线极化
l O 2a l
~
z
图1―4―1 对称振子结构及坐标图
第1章 天线基础知识
矩量 法
|I|
|I|
0 .5
正弦 分布
矩量 法 0 .5
相似元：各阵元的类型、尺寸相同，架设方位相同。
天线阵的辐射场是各单元天线辐射场的矢量和。
第1章 天线基础知识
1.5.1 二元阵的方向性
1.方向图乘积定理
天线的电流关系为
z r1
P(r1 , , )
r2 I2 ＝mI1 e j
I 2 mI1e
j
I1
d I2
y
m：电流振幅比 ξ ：电流相位差
f1 , f 2 ,
式中
60I m1 E1 , f1 , e jkr1 r1 60I m 2 E2 , f 2 , e jkr2 r2
天线基础知识
上次课内容回顾
1、发射天线的电参数
方向函数、方向图、方向图参数、方向系数、 天线效率、增益系数、天线极化、有效长度、 输入阻抗与辐射阻抗、频带宽度
2、互易定理 3、接收天线的电参数
有效接收面积、等效噪声温度
本次课主要内容
1．4 对称振子
对称振子的辐射场 对称振子的输入阻抗
1．5 天线阵的方向性
第1章 天线基础知识
对于幅度来说 r=r′，对于相位来说
r r z cos
在对称振子上距中心z处取电流元段dz， 它对远区场的贡献为
60 I m sin k (l z )dz jkr dE j sin e r
将式沿振子全长作积分
l 60 I m e jkr E j sin sin k l z e jkz cos dz l r 60 I m cos kl cos cos kl jkr j e r sin 60 I m j f ( )e jkr r
ห้องสมุดไป่ตู้
第1章 天线基础知识
9 0° 9 0° 9 0°
1 20 ° 1 50 ° 1 80 ° 2 10 ° 2 40 °
6 0° 3 0°
1 20 ° 1 50 °
6 0° 3 0° 0° 3 30 °
1 20 ° 1 50 ° 1 80 ° 2 10 ° 2 40 °
6 0° 3 0° 0° 3 30 °
3 00 °
图1―4―4 对称振子E面方向图
第1章 天线基础知识
4 方向系数 D 400
2
200
辐射电阻 Rr 0 0 0.5 l/ 1 0 1.5
图1―4―5 对称振子的方向系数与辐射电阻
随一臂电长度变化的图形
第1章 天线基础知识
可得半波振子的方向函数
cos( cos ) 2 F ( ) （1―4―6） sin
3 00 °
2 70 ° l＝ 0 .6 5
3 00 °
1 20 ° 3 0° 1 50 °
9 0°
6 0° 3 0° 0° 3 30 °
1 50 ° 1 80 ° 2 10 ° 2 40 °
0 ° 1 80 ° 3 30 ° 2 10 ° 3 00 ° 2 40 ° 2 70 ° l＝ 1 .5
0 ° 1 80 ° 3 30 ° 2 10 ° 2 70 ° l ＝ 0 .1 1 20 ° 9 0° 6 0° 3 0° 0° 3 30 ° 2 70 ° l＝ 0 .7 5 3 00 ° 3 00 ° 2 40 ° 2 70 ° l＝ 0 .2 5 1 20 ° 1 50 ° 1 80 ° 2 10 ° 2 40 ° 2 70 ° l＝ 1 9 0° 6 0°
其中：Ｉm为电流波腹点的复振幅
k=2π/λ为振子电流的相移常数
第1章 天线基础知识
1.4.2 对称振子的辐射场
将对称振子分成无限多电流元，对称振 子的辐射场就是所有电流元辐射场之和。
E P(r, )
r r z cos
－l
r r′
~
O
z dz l
z
图1―4―3
对称振子辐射场的计算
总场的模值与方向图函数 60 I m 模值： E f ( ) r
方向图函数为： 归一化方向图函数为：
当 m / 2
f ( ) 1 cos(kl cos ) cos(kl) F ( ) f max ( ) 1 cos kl sin
辐射场的方向性不仅与θ有关，也和 振子的电长度有关。 半波振子为：
其E面波瓣宽度为 2θ0.5E=78° 辐射电阻为 方向系数为 Rr =73.1Ω D=1.64
（1―4―7） （1―4―8）
半波振子比电基本振子的方向性稍强一点。
第1章 天线基础知识
1.5 天线阵的方向性 天线阵： 将若干个单元天线按一定方式排列而成的 天线系统。 天线阵类型：直线阵、平面阵、立体阵。
全波振子为
第1章 天线基础知识
半波振子(l=0.25λ，2l=0.5λ)最具有实用性， 它广泛地应用于短波和超短波波段，它既可以 作为独立天线使用，也可作为天线阵的阵元， 还可用作微波天线的馈源。
第1章 天线基础知识
对称振子以波腹电流归算的E面方向函数为
H面（θ=90°的xOy 面）方向函数与 φ无关，其方向图为圆。
r2 r1 d cos
x
r r1 r2 d cos
图1―5―1 二元阵的辐射
第1章 天线基础知识
对于远区辐射场而言，在可以认定它们到观察 点的电波射线足够平行的前提下，两天线在观察点
P(r1,θ,φ) 处产生的电场矢量方向相同，且相应的方
向函数相等。
E , E1 , E2 ,
正弦 分布 0 0 0 .0 5 0 .1 l / 0 .1 5 0 .2 0 0 .2 5 0 0 0 .1 0 .2 l / 0 .3 0 .4 0 .5
图1―4―2 对称振子电流分布
第1章 天线基础知识
理论与实验证实，对称振子电流近似
正弦分布
I m sin k (l z ) z 0 I ( z ) I m sin k (l z ) I m sin k (l z ) z 0
方向图乘积定理（重点） 应用实例
第1章 天线基础知识
1.4
对称振子
定义：对称振子是中间馈电，其两臂由两段 等长导线构成的振子天线。
振子总长度：L=2l 极化方式：线极化
l O 2a l
~
z
图1―4―1 对称振子结构及坐标图
第1章 天线基础知识
矩量 法
|I|
|I|
0 .5
正弦 分布
矩量 法 0 .5
相似元：各阵元的类型、尺寸相同，架设方位相同。
天线阵的辐射场是各单元天线辐射场的矢量和。
第1章 天线基础知识
1.5.1 二元阵的方向性
1.方向图乘积定理
天线的电流关系为
z r1
P(r1 , , )
r2 I2 ＝mI1 e j
I 2 mI1e
j
I1
d I2
y
m：电流振幅比 ξ ：电流相位差
f1 , f 2 ,
式中
60I m1 E1 , f1 , e jkr1 r1 60I m 2 E2 , f 2 , e jkr2 r2