相控阵天线 ppt课件
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1 天线的基本结构及工作原理 2 天线的输入阻抗 3 天线的极化方式 4 天线的辐射方向图 5 天线的增益 6 相控阵的基本模型
天线
抱杆
室外馈线
主馈线（7/8“）
室内超柔馈线
防雷保护器 基站主设备
反射板
振子
发射时：
把高频电流转换为电磁波
接收时：
把电磁波转换为高频电流
振 子
电场
磁场
电场 电波传输方向
磁场
电场
1 天线的基本结构及工作原理 2 天线的阻抗匹配 3 天线的极化方式 4 天线的辐射方向图 5 天线的增益 6 相控阵的基本模型
无限长传输线上各点电压与电流的比值等于特 性阻抗，用符号Ｚ。表示
通常Ｚ。=50欧姆
馈线特性阻抗与导体直径、导体间距和导体间 介质的介电常数有关，与馈线长短、工作频率 以及馈线终端所接负载阻抗大小无关。
天线和馈线的连接端，即馈电点两端感应的信 号电压与信号电流之比，称为天线的输入阻抗Z
当馈线和天线匹配时，高频能量全部被负载吸收，馈线上只有 入射波，没有反射波。
而当天线和馈线不匹配时，也就是天线阻抗不等于馈线特性阻 抗时，负载就不能全部将馈线上传输的高频能量吸收，而只能吸收 部分能量。入射波的一部分能量反射回来形成反射波。
50 ohms
朝前: 10W 返回: 0.5W
80 ohms
9.5 W
当传输线的特性阻抗Ｚ。天线的输入阻抗Ｚ
（Ｚ -Ｚ。) 反射系数Γ＝ --------------------
（Ｚ （ 1+Γ）
驻波系数Ｓ＝------------（1-Γ）
终端负载阻抗和特性阻抗越接近，反射系
数越小，驻波系数越接近于１，匹配也就
越好。
1 天线的基本结构及工作原理 2 天线的阻抗匹配 3 天线的极化方式 4 天线的辐射方向图 5 天线的增益 6 相控阵的基本模型
天线的极化就是指天线辐射时形成的电场强度 方向：垂直，水平，+45，-45
如果电波在传播过程中电场的方向是 旋转的，就叫作椭圆极化波。旋转过 程中，如果电场的幅度，即大小保持 不变，我们就叫它为圆极化波。向传 播方向看去顺时针方向旋转的叫右旋 圆极化波，反时针方向旋转的叫做左
旋圆极化波。
1 天线的基本结构及工作原理 2 天线的阻抗匹配 3 天线的极化方式 4 天线的辐射方向图 5 天线的增益 6 相控阵的基本模型
顶视
侧视
在地平面上，为了把信号集中到所需要的地方，要求把“ 面包圈” 压成扁平的
1 天线的基本结构及工作原理 2 天线的阻抗匹配 3 天线的极化方式 4 天线的辐射方向图 5 天线的增益 6 相控阵的基本模型
增益是指在输入功率相等的条件下， 实际天线与理想的辐射单元在空间同 一点处所产生的场强的平方之比，即 功率之比。
在同等条件下，增益越高，电波 传播的距离越远
板状天线增益与水平波瓣宽度
半波振子
半功率波瓣宽度
360
以半波振子 为参考的增益
0dBd
带反射板的半波振子 180
3dBd
带反射板的两个半波振子 90 理论辐射图
6dBd 25
1 天线的基本结构及工作原理 2 天线的阻抗匹配 3 天线的极化方式 4 天线的辐射方向图 5 天线的增益 6 相控阵的基本模型
不下倾
电调下倾
机械下倾
电下倾的产生
无下倾时
在馈电网络中 路径长度相等
有下倾时
在馈电网络中 路径长度不相等
常规天线
电调天线
对于间隔排列为d的N个单元阵列，当 相邻单元的相位呈等相均匀分布时， 天线最大波束形成于法向正前方。
当相邻单元的相位依次相差Φ时，最大 波束形成于θ0空间方向。
2λ πd•sin0
d sin
d
d
0
2
k
0
12
k
0
si
n 1
d2/
(N－ 1)
N－ 1
移相器是电调天线的重要组成 部分，它通过调节馈电网络的 长度来改变各振子馈电相位， 实现天线波束下倾
有源相控阵的每个 辐射器都配装有一 个发射/接收组件， 每个组件都能自己 产生，接收电磁波， 因此在频宽，信号 处理和冗度设计上 都比无源相控阵具 有较大的优势
无源相控阵仅有一 个中央发射机和一 个接收机，发射机 产生的高频能量经 过计算机自动分配 给天线阵的各个辐 射器，目标反射信 号经接收机统一放 大
天线
抱杆
室外馈线
主馈线（7/8“）
室内超柔馈线
防雷保护器 基站主设备
反射板
振子
发射时：
把高频电流转换为电磁波
接收时：
把电磁波转换为高频电流
振 子
电场
磁场
电场 电波传输方向
磁场
电场
1 天线的基本结构及工作原理 2 天线的阻抗匹配 3 天线的极化方式 4 天线的辐射方向图 5 天线的增益 6 相控阵的基本模型
无限长传输线上各点电压与电流的比值等于特 性阻抗，用符号Ｚ。表示
通常Ｚ。=50欧姆
馈线特性阻抗与导体直径、导体间距和导体间 介质的介电常数有关，与馈线长短、工作频率 以及馈线终端所接负载阻抗大小无关。
天线和馈线的连接端，即馈电点两端感应的信 号电压与信号电流之比，称为天线的输入阻抗Z
当馈线和天线匹配时，高频能量全部被负载吸收，馈线上只有 入射波，没有反射波。
而当天线和馈线不匹配时，也就是天线阻抗不等于馈线特性阻 抗时，负载就不能全部将馈线上传输的高频能量吸收，而只能吸收 部分能量。入射波的一部分能量反射回来形成反射波。
50 ohms
朝前: 10W 返回: 0.5W
80 ohms
9.5 W
当传输线的特性阻抗Ｚ。天线的输入阻抗Ｚ
（Ｚ -Ｚ。) 反射系数Γ＝ --------------------
（Ｚ （ 1+Γ）
驻波系数Ｓ＝------------（1-Γ）
终端负载阻抗和特性阻抗越接近，反射系
数越小，驻波系数越接近于１，匹配也就
越好。
1 天线的基本结构及工作原理 2 天线的阻抗匹配 3 天线的极化方式 4 天线的辐射方向图 5 天线的增益 6 相控阵的基本模型
天线的极化就是指天线辐射时形成的电场强度 方向：垂直，水平，+45，-45
如果电波在传播过程中电场的方向是 旋转的，就叫作椭圆极化波。旋转过 程中，如果电场的幅度，即大小保持 不变，我们就叫它为圆极化波。向传 播方向看去顺时针方向旋转的叫右旋 圆极化波，反时针方向旋转的叫做左
旋圆极化波。
1 天线的基本结构及工作原理 2 天线的阻抗匹配 3 天线的极化方式 4 天线的辐射方向图 5 天线的增益 6 相控阵的基本模型
顶视
侧视
在地平面上，为了把信号集中到所需要的地方，要求把“ 面包圈” 压成扁平的
1 天线的基本结构及工作原理 2 天线的阻抗匹配 3 天线的极化方式 4 天线的辐射方向图 5 天线的增益 6 相控阵的基本模型
增益是指在输入功率相等的条件下， 实际天线与理想的辐射单元在空间同 一点处所产生的场强的平方之比，即 功率之比。
在同等条件下，增益越高，电波 传播的距离越远
板状天线增益与水平波瓣宽度
半波振子
半功率波瓣宽度
360
以半波振子 为参考的增益
0dBd
带反射板的半波振子 180
3dBd
带反射板的两个半波振子 90 理论辐射图
6dBd 25
1 天线的基本结构及工作原理 2 天线的阻抗匹配 3 天线的极化方式 4 天线的辐射方向图 5 天线的增益 6 相控阵的基本模型
不下倾
电调下倾
机械下倾
电下倾的产生
无下倾时
在馈电网络中 路径长度相等
有下倾时
在馈电网络中 路径长度不相等
常规天线
电调天线
对于间隔排列为d的N个单元阵列，当 相邻单元的相位呈等相均匀分布时， 天线最大波束形成于法向正前方。
当相邻单元的相位依次相差Φ时，最大 波束形成于θ0空间方向。
2λ πd•sin0
d sin
d
d
0
2
k
0
12
k
0
si
n 1
d2/
(N－ 1)
N－ 1
移相器是电调天线的重要组成 部分，它通过调节馈电网络的 长度来改变各振子馈电相位， 实现天线波束下倾
有源相控阵的每个 辐射器都配装有一 个发射/接收组件， 每个组件都能自己 产生，接收电磁波， 因此在频宽，信号 处理和冗度设计上 都比无源相控阵具 有较大的优势
无源相控阵仅有一 个中央发射机和一 个接收机，发射机 产生的高频能量经 过计算机自动分配 给天线阵的各个辐 射器，目标反射信 号经接收机统一放 大