天线原理第六章

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天线原理与设计习题集解答_第567章

天线原理与设计习题集解答_第567章

第五章 天线阵(5-1) 写出均匀直线式相控阵天线的方向性函数表达式?若阵元间距d=0.5l ,不出现栅瓣的最大扫描角m q 等于多少度?当希望波束在±45°范围内扫描时,各阵元间最大的馈电相位差为多少度?阵元间最大的馈电相位差为多少度? 解:解: (1) 方向图函数为方向图函数为sin(/2)()sin(/2)N f y y y =,cos d y b q a =-(2)由公式由公式 1|cos |md lq <+得|cos |1m q <,00180m q <<(3) 由cos d y b q a =-=0 得 0cos /2()127.26d rad a b q p ===(5-2) 有一均匀直线阵,设其间距d=0.65l 。

要求:①当为侧射时的主瓣宽度为o425.0=j ,确定单元数N ;②当波束指向偏离侧射方向25o时,确定相邻单元的馈电相位差a ;③若最大扫描角为偏离侧射方向±30o ,确定该阵列是否出现栅瓣; ④写出该阵列的归一化方向图函数。

解:(1) 当N 很大时,由主瓣宽度公式很大时,由主瓣宽度公式0.5251Llf =式中,L Nd = , 0.65d l =, 00.524f =得 21N =(2) 相邻单元的馈电相位差:相邻单元的馈电相位差:002cos 0.65sin 25 1.3sin 25m d pa b q l p l=××=××=(3) 最大扫描角为偏离侧射方向±30o ,060=m q0.65d l= ,10.6671c o s mq =+ 满足条件满足条件11c o s mdlq <+,所以,不出现栅瓣所以,不出现栅瓣(4) 阵列的归一化方向图函数为阵列的归一化方向图函数为sin()2()sin()2N F N y q y =, cos d y b q a =- (5-3) 某雷达的天线为6层、8行的同相水平天线,已知天线阵元为全波振子,阵元间距d=1.5m ,最低层离地面高度为2m 。

天线原理课程知识点汇总及演示实验问题(2014春,II)

天线原理课程知识点汇总及演示实验问题(2014春,II)

天线原理课程知识点汇总【A——了解,B——理解,C——掌握(深刻理解,熟练应用)】附表1常见天线的方向性系数附表2三种常见的均匀直线阵波瓣特性及方向性系数D(Nd>>λ)附表3 口径场分布及其辐射特性附表4口径场相差对辐射的影响【例题1】 在给定了增益和工作波长的情况下,设计由理想导体制作的最佳喇叭天线的口径尺寸的求解过程如下:(1)首先确定喇叭波导的尺寸a 和b ,请写出单模传输时a 和b 与波长λ满足的关系: a<λ<2a λ>2b(2)确定了a 和b 以后,依次列写最佳喇叭所满足的两个关系式(不要求):x x R D λ3=①y y R D λ2=②(3)根据给定的增益G 和工作波长λ,结合最佳喇叭的口面利用系数ν就可以确定D x 和D y 的关系式,请写出这个关系式:πνλ42GD D y x =(4)请写出ν的值:ν=0.51【例题2】 某圆锥喇叭天线A 口面直径为20cm ,工作波长为3.0cm ,H 面主瓣内的方向性函数可以用公式3||100()10F ϕϕ-=表示,φ以度为单位,取值范围|φ|≤5º。

若采用该喇叭A 作为发射天线,测试另一个口面直径为10cm 的相同波段的圆锥喇叭B 的方向图,请计算: [1]仅满足相位条件(接收天线中心和边缘处的最大相差不超过π/8)的最小测试距离; [2]仅满足幅度条件(接收天线中心和边缘处的最大幅度比不超过0.25dB )的最小测试距离; [3]设发射天线A 的发射功率为10mW ,增益为23dB ,不计线缆损耗,若接收天线B 的口面利用系数为0.56,则B 天线按照[1]、[2]确定的最小测试距离摆放所能获得的最大接收功率是多少? 【解】 [1] ()cm 6002221min =+=λD D r[2] 3||100()10F ϕϕ-=,|φ|≤5º,20lg ()0.6||0.25dB F ϕϕ=-≥- 4167.0||≤ϕ实际上要求)4167.0tan(2/min2 ≤r D ,得cm 5.687min ≥r [3]取r min =687.5cm ,t r t r G G r P P 2min 4⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=πλP t =10mW=10×10-3W ,G t =23dB=200, ν=0.56νλππ22244⎪⎭⎫ ⎝⎛=D G r∴P r =14.8 μW附图1 利用矢量网络分析仪、自动测试转台、辅助天线和计算机测试天线方向图和增益的基本原理框图演示实验问题汇总1、微波暗室包括吸收层和屏蔽层两部分组成,请回答这两部分是用什么材料实现的?2、请分析一下微波暗室的吸收层的工作原理。

第六章 面天线

第六章 面天线

s
S b a


z
1 1 kb sin 2 1 2 ka sin 2
(1 cos ) sin 1 FE 2 1 (1 cos ) sin 2 FH 2 2
y ds(xs , ys ) x R r y M(r , , ) x
s
S b a
dEH j
z
1 2 r
(1 cos ) E y e jkr dse
Im I O

4、惠更斯源辐射场
dEE j dEH j
1 2 r 1 2 r
(1 cos ) E y e jkr dse (1 cos ) E y e jkr dse
1 FE ( ) FH ( ) (1 cos ) 2
dse
dEH j
1 2 r
(1 cos ) E y e jkr dse
y ds(xs , ys ) x R r
y
M(r , , ) x
s
S O


z
二、平面口径辐射
当观察点很远时,可认为R与r近似平行,R可表示为
R r s er r xs sin cos ys sin sin
( E y dy )dx 2 r
e jkr ea
4、惠更斯源辐射场
在研究天线的方向性时,通常更关注两个主平面的情况, 所以只讨论面元在两个主平面的辐射。H平面(xOz平面) Il jkr
面内,电基本振子产生的辐射场为 2 r
H j
sin e
I l 1 jkr 60 Il jkr m jkr dse E j dEH j e (1 E E y e sin e sin cos ) j 2 r 2 r r y x H E E 0 Hr I ml1 x 0 jkr jkr r H j j dEe dx E y esin e r dse 2H r 0 J r dE E 2

天线原理与设计—第六章口径天线和喇叭天线

天线原理与设计—第六章口径天线和喇叭天线

天线原理与设计—第六章口径天线和喇叭天线口径天线是一种特殊的天线,其工作原理是通过改变天线口径的大小以实现方向性辐射。

喇叭天线则是一种具有喇叭形状的天线,其主要功能是对电磁波进行聚焦或分散,从而实现天线的增益和波束的调控。

本章将介绍这两种天线的基本原理和设计方法。

6.1口径天线6.1.1口径天线的基本原理口径天线的基本原理是利用天线口径的大小来控制电磁波的发射和接收方向。

根据狄拉克定理,天线辐射的功率密度与天线口径的平方成正比。

因此,通过改变天线口径的大小,可以调整天线的辐射功率和波束的方向性。

一般情况下,口径天线的口径越大,辐射功率越大,波束的方向性越好。

6.1.2口径天线的设计方法口径天线的设计方法主要包括天线口径的确定和辐射模式的设计。

天线口径的确定需要考虑到工作频率、辐射功率和波束方向等参数。

一般情况下,口径天线的口径选取为波长的几倍,以保证天线的辐射效果和方向性。

辐射模式的设计则需要根据具体的应用要求,确定天线的辐射方式和波束的形状。

6.2喇叭天线6.2.1喇叭天线的基本原理喇叭天线是一种特殊形状的天线,其主要功能是将电磁波进行聚焦或分散,从而实现天线的增益和波束的调控。

喇叭天线的基本原理是利用喇叭形状的反射面将电磁波进行反射和聚集。

喇叭天线可以分为抛物面喇叭天线和双曲面喇叭天线。

抛物面喇叭天线主要用于聚焦电磁波,而双曲面喇叭天线主要用于分散电磁波。

6.2.2喇叭天线的设计方法喇叭天线的设计方法主要包括反射面的确定和波束的调控。

反射面的确定需要考虑到工作频率、波束宽度和聚焦距离等参数。

一般情况下,抛物面喇叭天线的反射面采用抛物线形状,双曲面喇叭天线的反射面采用双曲线形状。

波束的调控则需要通过反射面的形状和尺寸来实现,一般情况下,反射面的大小越大,波束的调控能力越好。

综上所述,口径天线和喇叭天线是一种特殊的天线,其工作原理是通过改变天线口径的大小和喇叭形状来实现方向性辐射和波束的调控。

口径天线通过改变天线口径的大小来控制电磁波的发射和接收方向,而喇叭天线则通过喇叭形状的反射面将电磁波进行聚焦或分散。

第六章天线基本原理与技术资料

第六章天线基本原理与技术资料

sin e jr
依据方向函数作出电流元的方向图为:
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微波技术与天线
第六章 天线基本原理与技术
6.4 天线的电参数
6.4.1 天线方向性特性参数
一、方向函数
方向函数:描述天线的辐射强度与空间坐标之间的函数关系,分场
强方向函数和功率方向函数。
场强方向函数F( ,):由辐射场电场表达式中与方位有关的表达
(c) 直 角 坐
8 0°微波技术与天线
第六章 天线基本原理与技术 0°
四、旁瓣电平SLL1
21 0°
离主瓣最近且电平最高的波330瓣° 电平与主瓣电平的比值,
微波技术与天线
第六章 天线基本原理与技术
ห้องสมุดไป่ตู้
第二部分
天线理论与技术
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第六章 天线基本原理与技术
第六章 天线基本原理与技术
一、天线的功能
信息源
信号变换
发射机
接收机
信号变换
受信者
在无线通信系统中,需要将来自发射机的导波能量转变为无线 电波(发射),或者将无线电波转换为导波能量(接收), 用来辐 射和接收无线电波的装置称为天线。天线应具有以下性能:
90° 1
60 ° 0.8
0.6
0.4
30 °
0.2

21 0°
33 0°
24 0°
30 0°
27 0°
极坐标 (a) 极 坐 标 表 示 的 H面 方 向 图
E 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
20 40 60 80 100 120 140 160 180 / °

天线阵方向图相乘原理

天线阵方向图相乘原理

副瓣最大辐射方向上的功率密度与主瓣最大辐 射方向上的功率密度之比的对数值,称为副瓣电平, 用dB表示。通常离主瓣近的副瓣电平要比远的高, 所以副瓣电平通常是指第一副瓣电平。一般要求副 瓣电平尽可能低。 主瓣最大辐射方向上的功率密度与后瓣最大辐 射方向上的功率密度之比的对数值,称为前后比。 前后比愈大,天线辐射的电磁能量愈集中于主辐射 方向。
D Pr
Emax E0
(8-10)
对于被研究的天线,其辐射功率
2 2 E ( , ) E 1 1 max F ( , ) 2 Pr S S av dS dS r sin d d S 2 0 2 0 0 0
2 2
H
Er j
I l sin 4πr I l cos
2 π r I l sin
3
2
(8-5a)
(8-5b)
(8-5c)
E j
4 π r
3
从以上结果可以看出,式(8-5a)与恒定电流元 I l 产 生的磁场相同。考虑到 I j q ,式(8-5b)和式(8-5c) 与电偶极子 ql 产生的静电场相同。所以可把时变电 流元产生的近区场称为似稳场。 由式(8-5)还可以看出,电场与磁场的相位差 为 ,平均能流密度矢量

E max r 2 2 0
2
2 F ( , ) sin d d 02 0
(8-11)
F ( , )为归一化的方向图函数,其定义为 式中,
F ( , ) f ( , ) fm
f m 为方向图函数 f ( , )的最大值。
对于理想的无方向性天线,其辐射功率为
将式(8-2)代入上式,得
将式(8-3)代入麦克斯韦方程 H j E ,得 e r re r sin e 其中

第六章 天线基本原理与技术

第六章  天线基本原理与技术
0 0
分贝数表示为:D 10lg1.5 1.76(dB)
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第六章
天线基本原理与技术
6.4.5
输入阻抗
输入阻抗和输入电压 U in 和电流 I in的关系是
U in Z in Rin X in I in
注:输入阻抗取决于天线本身的结构与尺寸、工作频率以及邻近天 线周围物体等的影响。 1 l le Idz 6.4.6 有效长度 I 0 l 天线有效长度定义:在保持实际天线最大
Idl j r E j 60 sin e r
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第六章
天线基本原理与技术
6.4 天线的电参数
6.4.1 天线方向性特性参数 一、方向函数
方向函数:描述天线的辐射强度与空间坐标之间的函数关系,分
场强方向函数和功率方向函数。 场强方向函数F ( , ):由辐射场电场表达式中与方位有关的表达
第六章
天线基本原理与技术
辐射电阻RΣ:
辐射电阻定义: 某电阻上通过电流等于天线上的最大电流, 若其损耗的功率等于天线的辐射功率 ,则该电阻值即为该天 P 线的辐射电阻。
1 2 2 P P I m R R 2 2 Im
天线的辐射电阻表示了天线辐射电磁波的能力,与馈电电流 的大小无关,是天线自身具有的属性。
半功率主瓣宽度 2 0.5 :功率方向图中两个半功率点之间的角
宽度,或场强方向图中最大场强的1
宽。
E
1 0 .9 0 .8 0 .7 0 .6 0 .5 0 .4 0 .3 0 .2 0 .1 0
2 10 °
2 两点之间的角宽度;

天线基本原理及常用天线介绍ppt课件

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.
3、天线的工作频率范围(带宽)
无论是发射天线还是接收天线,它们总是在一定的 频率范围内工作的,通常,工作在中心频率时天线所能 输送的功率最大,偏离中心频率时它所输送的功率都将 减小,据此可定义天线的频率带宽。
有几种不同的定义: 一种是指天线增益下降三分贝时的频带宽度; 一种是指在规定的驻波比下天线的工作频带宽度。
.
806~960MHz的超宽频天线
现在的一副天线相当于原来的三副天线, 并且具备电调功能,既提高. 了产品性能,又在很大程度上降低了天线的生产成本
3G(1710~2170MHz)频段的超宽频天线
现在的一副天线相当于原来的三副天线, 并且具备电调功能,既提高了. 产品性能,又在很大程度上降低了天线的生产成本
峰值 - 3dB点
Peak - 3dB
10dB 波束宽度 - 10dB点
120° (eg)
峰值
- 10dB点
Peak - 10dB
15° (eg)
Peak
32° (eg)
Peak
Peak - 3dB
俯仰面即. 垂直面方向图
Peak - 10dB
方向图旁瓣显示
上旁瓣抑制 下旁瓣抑制
.
8、方向图在移动组网中的应用
方向图可用来说明天线在空间各个方向上所具有的 发射或接收电磁波的能力。
.
天线的主要技术指标
天线匹配指标
驻波比 隔离度
天线辐射特性指标
与国际接轨的 天性辐射特性
增益
主瓣波束宽度
第一副瓣抑制
前后比
交叉极化比
轴向 ±30
波束效率
3dB 10dB
杂散因子
3dB 10dB
.
≤1.4

天线工作原理

天线工作原理

天线工作原理
天线是一种用于发送和接收无线电波的装置。

它的工作原理基于电磁学和电信号传输原理。

天线通过放置在合适位置的导电元件来实现无线通信。

当天线连接到发射器时,电信号会通过导线传输到天线的辐射元件。

这些辐射元件通常是导电杆、楔形元件或线圈,它们能够将电信号转换成无线电波。

当电信号到达辐射元件时,它会在天线周围产生一个电磁场。

根据辐射元件的形状和尺寸,电磁场会以特定的频率和方向传播,并形成电磁波。

这些电磁波是无线电信号的载体,它们携带着通过导线传输的信息。

在接收端,天线的工作方式与发送端类似。

当无线电波到达天线时,它会引起天线上的辐射元件产生感应电流。

这个感应电流会转移到连接的接收器上,并被处理成可用的信号。

同时需要注意的是,天线的选择和设计也会对无线通信的质量和距离产生影响。

合理选择天线的类型、形状和尺寸,以及确定天线的位置和方向,都会影响到信号的发送和接收效果。

综上所述,天线的工作原理是通过将电信号转换成无线电波,在发射端和接收端之间实现无线通信。

这种转换和传输过程依赖于电磁场的形成和感应电流的产生。

天线原理与设计_讲义8

天线原理与设计_讲义8

(6.3) (6.4) (6.5) (6.6) (6.7)
链接
L Nd , 1 d 端射阵方向图最大值出现在θ=0处,因此令 Z0 Z | 0 L(1 ) / 2 sin( Z 0 ) Fmax Z0
由方向性系数公式
4 D 2 d F 2 ( )sin d W
a=0.002λ, L=0.4781λ, Lr=0.49λ, Ld=0.45λ, dr=dd=0.04λ
(1) 结构 八木天线又称引向天线、 波渠天线。它是由一根馈电 振子和几根无源寄生振子并 排放置组成的,如图所示。 其简化模型如下图所示 ■馈电的有源振子 一般选为半波谐振长度 lA=(0.46~0.49)λ ■反射器振子 长度lR=(1.05~1.15)lA , 也可用多根振子或反射网作反射器。 间距dr=(0.04~0.2)λ 。
opt 1
2L
(6.26)

Lopt

2(1 )
应当指出,汉森—伍德亚德条件是在阵列很大N>>1、 单元间距较小d<λ/4的情况下导出的。第一个条件是显然 的,第二个条件是端射阵不出现栅瓣的条件。
6.4 八木天线与返射天线
6.4.1 八木天线 (YAGI—UDA Antenna)
0.5 0.2796 / Nd
0.2796 o 2 ( rad ) 60.6 ( ) Nd Nd

2 0.5
(6.25b)
与普通端射阵的 2 0.5 108 / Nd (o)相比减小了1/3以上。
由汉—乌条件 及 可得最佳相速比
L L
/ / c / v
式中,u d (1 cos ) ,且 / N , 令 sin( Nu / 2) 0 ,可得

微波技术和天线(第四版)刘学观 第6章

微波技术和天线(第四版)刘学观 第6章

将B = ∇ × ( A A为磁矢位)代入上述第二式得 定义电标位φ ,因而有
E = −∇φ − ∂A ∂t
∂A ⎤ ⎡ ∇ × ⎢E + =0 ⎥ ∂t ⎦ ⎣
一旦求得位函数 旦求得位函数——磁矢位和电标位,即可求得时变电场和时变磁场。 磁矢位和电标位 即可求得时变电场和时变磁场 《微波技术与天线》
《微波技术与天线》
第六章 天线辐射与接收的基本理论之°概论
3. 天线的分类

如果按用途的不同,可将天线分为通信天线、广播 电视天线、雷达天线等; 如果按工作波长的不同 可将天线分为长波天线 如果按工作波长的不同,可将天线分为长波天线、 中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线等。 如果按辐射元的类型则天线大致可以分为两大类 如果按辐射元的类型则天线大致可以分为两大类: 线天线和面天线。
天线 波前
球面波
《微波技术与天线》
第六章 辐射与接收的基本理论之°基本振子的辐射
1.电基本振子的磁矢位
电基本振子:它是一段长度远小于波长(dl<<λ),电流 I振幅均匀分布、相位相同的直线电流元。 设电基本振子沿z轴放置其电流元为 a z Idl ′ = a z 式中 S为电流元的横截面积。 式中, 为电流元的横截面积 电基本振子的长度远小于波长,因此可取 r′=0 即 R≈r , 所以 其磁矢位的表达式为 所以,其磁矢位的表达式为
第六章 天线辐射与接收的基本理论之°概论
第六章 天线辐射与接收的基本理论
随时间变化的电荷或电流激发出的电磁场,可以脱 离场源以电磁波的形式向远处传播出去而不再返回场 源,我们把这种现象称为电磁辐射。
本章内容
6.1 概论 6.2 基本振子的辐射 6.3 天线的电参数 6.4 接收天线理论

(完整word版)天线基本原理

(完整word版)天线基本原理

(完整word版)天线基本原理第⼀讲天线基本原理⼀、天线的基本概念1.天线的作⽤在任何⽆线电通信设备中,总存在⼀个向空间辐射电磁能量和从空间接收电磁能量的装置,这个装置就是天线。

天线的作⽤就是将调制到射频频率的数字信号或模拟信号发射到空间⽆线信道,或从空间⽆线信道接收调制在射频频率上的数字或模拟信号。

2.天线问题的实质从电磁场理论出发,天线问题实质上就是研究天线所产⽣的空间电磁场分布,以及由空间电磁场分布所决定的电特性。

空间任何⼀点的电磁场满⾜电磁场⽅程——麦克斯韦⽅程及其边界条件。

因此,天线问题是时变电磁场问题的⼀种特殊形式。

从信号系统的⾓度出发,天线问题可以理解为考察由⼀个电磁波激励源产⽣的电磁响应特性。

从通信系统的⾓度出发,天线可以理解为信号发射和接收器,收发天线之间的⽆线电信号强度满⾜通道传输⽅程和多径衰落特性。

3.对天线结构的概念理解采⽤不同的模型,对天线可以有不同的理解。

典型的模型⽐如:●开放的电容[思考] 野外电台或电视发射塔,⽆线电视或电台接收机,为什么能构成⼀个天线,其电流回路在什么地⽅?●开放的传输线从传输线理论理解,天线可以看做是将终端开路的传输线终端掰开。

●TM mn型波导将天线辐射看做是在4π空间管道中传输的波导,则对应的传输波型是TM型波,但在传输过程中不断遇到波导的不连续性,因此不断激励⾼次模。

由电磁波源和电磁波传输媒质形成电磁波传输的机构波的形成都需要波源和传输媒质。

在⼀盆⽔中形成机械波纹,可以使⽤点激励源产⽣波,并在⽔⾯上传播。

波的传播特性只与媒质特性有关⽽与波源⽆关。

将⼀个⾁包⼦扔出去,这个⾁包⼦可能产⽣不同的结果,或者被狗吃了,或者掉在什么地⽅了,都与扔包⼦的⼈不再有任何关系。

⽽对天线来说,馈点的激励源就是这种波源,天线导体和外界空间就是传输媒质。

不过电磁波的传输媒质可以是真空。

[思考] 电磁波具有波粒⼆象性。

频率越低,波动性越强;频率越⾼,粒⼦性越强。

所以光波主要表现出粒⼦性,⽽长波表现出波动性。

天线原理与设计—第六章缝隙天线和波导缝隙天线阵

天线原理与设计—第六章缝隙天线和波导缝隙天线阵

6.1 缝隙天线 缝隙天线是在金属壁上开缝所形成的天线,系统 中的电磁波经缝隙向外空间辐射或外空间的电磁 波经缝隙进入系统。
由于结构的特点,缝隙天线很适合作为共形天线 用于飞行器上。
理想缝隙天线是在无限大的理想导体平面上开的 窄缝,缝的横向尺寸 w<<l,纵向尺寸2l≈λ/2。
为了更好地理解缝隙天线,需要先介绍电磁场的 等效原理。
6.1 缝隙天线
缝隙天线的原理
6.1 缝隙天线
缝隙天线
等效磁流
对偶的导体 对称振子
6.1 缝隙天线 无限大导体平面上的半波长缝隙天线与互补的半 波长对称振子的方向图相同,但电场E和磁场H互 换。
6.1 缝隙天线

缝隙天线输入阻抗
根据电磁理论,缝隙天线的阻抗与其互补天线的阻抗之间 有如下关系: 2 s c
Zin Zin 4
其中,互补天线(偶极子天线)输入阻抗为73.1Ω,空间波阻 抗为120π,因此 2 60 s Zin 486 73.1 对于处于谐振状态的半波天线的输入阻抗为纯电阻,其互补的 具有相同长度、但宽度约为半波天线直径两倍的缝隙天线的输 入阻抗也为纯电阻。
6.1 缝隙天线
六、缝隙天线和波导缝隙天线阵
6.1 缝隙天线
缝隙天线结构
缝隙天线是在金属板或壁上开缝所形成的天线,系统中的
电磁波通过缝隙向外空间辐射,或外空间的电磁波经缝隙 进入系统。
缝隙天线结构简单、低轮廓,适合作为共形天线用于飞行
器。
理想的缝隙天线是在无限大理想导体平面上开的窄缝,缝
长远大于缝宽,缝长约为二分之波长。
6.1 波导缝隙天线阵
波导缝隙的辐射导纳
可通过理论计算或实验测量得到

第六章__地面对天线特性的影响

第六章__地面对天线特性的影响

性图
Ed
r1
H
r2
由于实际地面存在 Er 损耗,因此,不能再用
镜像原理来分析。求解 总场只能用直射波的场
叠加反射波的场。
H
直射波的场:
E1 Emax f
反射波的场:
E2 Emax R f e j2kHsin j 其中, f 为方向性函数 R R e j为地面反射系数
对于理想导电平面,振子水平架设时, R 1 振子垂直架设时, R 1
参数有关,与、成反比。
r1
cos
j 60Im cos klsin coskl e j2kHsin e jkr
r
cos
=90o
=180o l/=0.25 H=
=0o
• 垂直架设在理想导电平面上的振子在轴向无辐射 • 最大辐射方向上的场强是自由空间中的2倍
第三节 非理想导电平面对对称振子的影响
• 架设在实际地面上的对称振子的辐射场和方向
E 60 Im 1 cos kl2sinkH sin
r
f 1 cos kl2sinkH sin
令 fc 2sinkH sin 则 f f1 fc
fc 称为水平架设振子的地面因子。
结论:水平架设对称振子的方向性与架设高度H有关。
90o
90o
H=0.25 90o
=0o
H=0.6 90o
E1
j 60 Im r1
1 cos kle jkr1
j 60 Im r
1 cos kle jkr
r2 r1 2H sin
E1'
j
60I
' m
r2
1 coskl e jkr2
j 60Im' r2

天线原理与设计—第六章口径天线和喇叭天线

天线原理与设计—第六章口径天线和喇叭天线
七、口径天线和喇叭天线
7.1 口径天线
此类天线的辐射来自于天线口径上的电磁场,也称为
口面天线或孔径天线
包括喇叭天线、抛物面天线等
7.1 口径天线
7.1.1 口径天线工作原理
此类天线的工作原理可以用惠更斯原理与等效原理来解
释( Huygens’s Principle and Equivalence Principle )
a1b1 DE DH 101.008 log10 2 LE LH , (dB) 32ab
2
其中 LE 和 LH 分别为 E- 面和 H- 面的相位差引起的损耗,其 变化如下图所示。
7.2 喇叭天线
角锥喇叭天线的方向性系数
7.2 喇叭天线
H面
jkabE0e jkr sin(k0b / 2sin ) ˆ E(x,y,z ) 2 r k0b / 2sin jkabE0e jkr sin(k0 a / 2sin ) ˆ E(x,y,z ) cos 2 r k0 a / 2sin
7.1 口径天线
矩形同相口径


1
k
e jf3 F (t1 , t 2 )
7.2 喇叭天线
角锥喇叭天线的方向图
下图为1 =2 = 6, a1 = 5.5, b1 = 2.75, a = 0.5, b. = 0.25的角锥喇叭的辐射方向图
7.2 喇叭天线
角锥喇叭天线的方向性系数
DP 81 2 b b {[C (u ) - C (v)]2 [ S (u ) - S (v)]2 }[C 2 ( 1 ) S 2 ( 1 )] a1b1 2 1 2 1

a1
x)e
jk (x, y )

第六章缝隙天线与微带天线

第六章缝隙天线与微带天线


1 2
um 2 Rr,m
缝隙辐射电阻
若理想缝隙天线与其互补的电对称振子
的辐射功率相等,则
Um

60
I
e m
缝隙波腹处电流值
因为电对称振子的辐射功率Pr,e与其辐射
电阻Rr,e的关P系r,e 为 12
I
e m
2
Rr,e
推导出理想缝隙天线的辐射电阻与其互补的电对称振子
的辐射电阻之间关系式:
Rr,mRr,e (60 )2
传输线模型
分析微带天线的最简单而又适合某些工 程应用的理论模型是传输线模型。 该模型将矩形微带贴片看成场沿横向(a 边)没有变化的传输线谐振器.场沿纵 向(b边)呈驻波变化,辐射主要由两开 路端(a边)处的边缘场产生。因此,微 带天线可表示为相距b的两条平行缝隙 (长a宽h)。
传输线模型
y=0处的缝隙等效面磁流为
为了加强缝隙天线的方向性,可以在 波导上按一定的规律开出一系列尺寸相 同 的 缝 隙 , 构 成 波 导 缝 隙 阵 ( Slot Arrays)。由于波导场分布的特点,缝 隙天线阵的组阵形式更加灵活和方便, 但主要有以下两类组阵形式。
谐振式缝隙阵(Resonant Slot Arrays)
波导上所有缝隙都得到同相激励。 最大辐射方向与天线轴垂直,为边射阵

1
90

a
0
2
Gs

1 a
120 0

1
60 2
1 a
120 0
(a 0.350 ) (0.350 a 20 ) (a 20 )
矩形贴片天线的传输线模型
除辐射电导外,开路端缝隙的等效导纳 还有一电容部分。它由边缘效应引起, 其电纳可用延伸长度Δl来表示:
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6
Example 6.1(相同的阵列结构,不同的激励相位,形成不同的零点)
Given the array of Figures 6.1(a) and (b), find the nulls of the total field when d = λ/4 and a. β = 0; b. β = +π/2; c. β = −π/2.
- β — the phase by which the current in each element leads the current of the preceding element; - Assuming the elements be point sources, only array factor will be considered.
12
(β = 90, d = λ/4)
(β = -90, d = λ/4)
13
• General formulation for nulls of above array of two identical infinitesimal dipoles (无穷小偶极子二元阵零点的一般公式)
14
15
8
b. β = +π/2;
The nulls of the array occur at θ = 90 and 0 . The null at 0 is introduced by the arrangement of the elements (array factor).
9
• Phase accumulation for two-element array for null formation(二元
Solution:
The normalized field is
1 Etn cos cos (kd cos ) cos cos cos 2 2 4
7
a. β = 0
The only null occurs at θ = 90and is due to the pattern of the individual elements. The array factor does not contribute any additional nulls because there is not enough separation between the elements to introduce a phase difference of 180 between the elements, for any observation angle.
3
6.2 Two-element array(二元阵列)
To simplify the presentation and give a better physical interpretation of the techniques, a two-element array will first be considered.
- For n = N, 2N, 3N, . . ., (6-10c) attains its maximum values because it reduces to a sin(0)/0 form. - The values of n determine the order of the nulls (first, second, etc.). - For a zero to exist, the argument of the arccosine cannot exceed unity. Thus the number of nulls that can exist will be a function of the element separation d and the phase excitation difference β.
4
• Pattern multiplication for arrays(阵列
的乘法原理) - Approximation for far-field observations (6.2)
element pattern
array factor
(6.5)
Pattern multiplication for arrays of identical elements
6.3 N-Element Linear Array: Uniform Amplitude and Spacing(等幅等间隔N元线阵)
• Uniform array(均匀阵列) — An array of identical elements all of identical magnitude and each with a progressive phase.
- two infinitesimal horizontal dipoles - along the z-axis,
(6.1)
where β is the difference in phase excitation between the elements. The magnitude excitation of the radiators is identical.
11
• Illustration to the pattern multiplication rule(方向图乘法原理的图示)
Element, array factor, and total field patterns of a two-element array of infinitesimal horizontal dipoles with identical phase excitation (β = 0, d = λ/4).
5
- Array factor (阵因子)
(6.4) in normalized form
- a function of the number of elements, their geometrical arrangement, their relative magnitudes, their relative phases, and their spacings. - not depend on the directional characteristics of the radiating elements themselves, it can be formulated by replacing the actual elements with isotropic (point) sources. - the total field of the actual array is obtained by Pattern multiplication.
16
• Array factor
(6.6)
(6.7)
17
Reference point is the physical center of the array,
Small ψ
To normalize the array factors
(6.10)
18

Nulls of the array(阵列零点)
or Half-power beamwidth h
(半功率波束宽度)
(6-14c)
20

Secondary maxima (maxima of minor lobes 次级最大值)
— occur approximately when sin(N/2)attains its maximum value.
Antenna Theory and Design
6 Linear Array(线阵)
wangmin@
1
1
6.1 Introduction
• Single element — relatively wide radiation pattern, low
directivity (gain). • To design antennas with very directive characteristics — increase the electrical size of the antenna, or form an assembly of radiating elements in an electrical and geometrical configuration, i.e., an array. • The total field of the array is determined by the vector addition of the fields radiated by the individual elements. This assumes that the current in each element is the same as that of the isolated element (neglecting coupling).
maximum of the first minor lobe
when at this point,
=-13.46dB
21
6.3.1 Broadside Array (边射阵)
• Desirable design
The maximum radiation of an array is directed normal to the axis of the array [broadside; θ0 = 90]
19
• The maximum values of the array(阵列最大值点)
only one maximum occurs when m = 0.
m cos1
2d
(6-13)
• The 3-dB point for the array factor (阵因子半功率点)
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