天线基本知识精品PPT课件
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天线基础知识(全)PPT课件
• 这时出现了分析天线公差的统计理论，发展了天线阵列的综合 理论等。
• 1957年美国研制成第一部靶场精密跟踪雷达AN/FPS-16，随后各 种单脉冲天线相继出现，同时频率扫描天线也付诸应用。
• 在50年代，宽频带天线的研究有所突破，产生了非频变天线理 论，出现了等角螺旋天线、对数周期天线等宽频带或超宽频带 天线。
天线的方向性
3/25/2020
7
Dept.PEE Hefei Normal
天线的方向性
3/25/2020
8
Dept.PEE Hefei Normal
天线的方向性
D=0.32 λ, S=0.25 λ, N=10
3/25/2020
9
Dept.PEE Hefei Normal
无线电电磁频谱
3Hz 30Hz 300Hz 3kHz 30kHz 300kHz 3MHz 30MHz 300MHz 3GHz 30GHz 300GHz 3THz 30THz 300THz
主 编：John D. Kraus
出版社：the McGraw-Hill Companies 出版时间：2002
《天线》
编著：[美]John D.Kraus Ronald J. Marhefka
出版社：电子工业出版社 2004年4月 第一版
《Radio Propagation for Modern Wireless Systems》
线电波来传递信号的，而无线电波的发射和接收都通过天线来完成。 因此天线设备是无线电系统中重要的组成部分。图1.和图2.指出了 天线设备在两种典型的无线电系统中的地位。
3/25/2020
11
Dept.PEE Hefei Normal
天线功能
• 1957年美国研制成第一部靶场精密跟踪雷达AN/FPS-16，随后各 种单脉冲天线相继出现，同时频率扫描天线也付诸应用。
• 在50年代，宽频带天线的研究有所突破，产生了非频变天线理 论，出现了等角螺旋天线、对数周期天线等宽频带或超宽频带 天线。
天线的方向性
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Dept.PEE Hefei Normal
天线的方向性
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Dept.PEE Hefei Normal
天线的方向性
D=0.32 λ, S=0.25 λ, N=10
3/25/2020
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Dept.PEE Hefei Normal
无线电电磁频谱
3Hz 30Hz 300Hz 3kHz 30kHz 300kHz 3MHz 30MHz 300MHz 3GHz 30GHz 300GHz 3THz 30THz 300THz
主 编：John D. Kraus
出版社：the McGraw-Hill Companies 出版时间：2002
《天线》
编著：[美]John D.Kraus Ronald J. Marhefka
出版社：电子工业出版社 2004年4月 第一版
《Radio Propagation for Modern Wireless Systems》
线电波来传递信号的，而无线电波的发射和接收都通过天线来完成。 因此天线设备是无线电系统中重要的组成部分。图1.和图2.指出了 天线设备在两种典型的无线电系统中的地位。
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Dept.PEE Hefei Normal
天线功能
(西安海天)天线课件PPT课件
02
天线在移动通信系统中的作用
天线负责接收和发送无线信号，将信号从移动终端传输到基站或从基站
传输到移动终端。天线的性能直接影响移动通信系统的性能和用户体验。
03
移动通信系统中常用的天线类型
移动通信系统中常用的天线类型包括智能天线、MIMO天线、平板天线
等。这些天线类型具有不同的性能和特点，适用于不同的应用场景。
天线的工作原理基于电磁波的辐射和接收。当天线受到传输线中的交变电流激励时，就会向周围空间 产生电磁波的辐射。而当电磁波照射到天线时，天线则会感应出电动势，从而实现信息的接收。天线 的性能指标如方向性、增益和带宽等都与其形状、尺寸和工作原理有关。
02
天线技术参数
增益
增益是指天线在某一方向上的辐 射强度和功率密度之比，通常用
物联网中的天线技术
天线在物联网中的作用
天线设计考虑因素
天线是实现无线通信的关键部件，在 物联网中负责信号的发送和接收。
包括增益、波束宽度、阻抗匹配、极 化方式等。
天线类型
包括鞭状天线、板状天线、柱状天线 等，适用于不同场景和频段。
物联网天线的发展趋势
5G技术推动物联网天线的发展
01
随着5G技术的普及，物联网天线将朝着小型化、集成化、高性
分贝(dB)表示。
天线的增益与天线口径面积、天 线效率、波长等因素有关，是衡
量天线性能的重要ห้องสมุดไป่ตู้数之一。
在实际应用中，选择高增益天线 可以获得更好的信号覆盖和传输
效果。
方向性
方向性是指天线辐射能量的空间分布特性，即天线在各个方向上的辐射强度不同。
天线的方向性可以用图形或数据表示，通常有三种类型：全向、双向和单向。
第一章天线基础知识PPT课件
辐射总功率： Pr 40IA2(l)2
等效关系： Rr 2Pr /IA2
辐射电阻： Rr 8(0l/)2
辐射功率取决于电偶极子的电长度，频率越高 或波长越短，辐射功率越大。已经假定空间媒 质不消耗功率且在空间内无其它场源，所以辐 射功率与距离r无关。
17
1.1.2 对偶原理与磁基本振子
（1）对偶原理 （2）磁基本振子
18
（1） 对偶原理
电荷与电流是产生电磁场的唯一源。自然界中至今 尚未发现任何磁荷与磁流存在。但是对于某些电磁场 问题，引入假想的磁荷与磁流是有益的。
对偶原理
如果将上述电场及磁场分为两部分：一部分是由电荷及电
流产生的电场 及Ee (磁r )场 ；另He一(r)部分是由磁荷及磁流产生 的电场 及磁场Em(r，) 即 Hm(r)
由对偶关系：
22
磁偶极子的辐射总功率
1
P rs S ad v s s 2 R E e H ] [ d s 1
4 6 I m 2 (0 s ) 2
磁偶极子的辐射电阻
Rr
2Pr Im2
3204(s)2
同样长度的导线，绕制成磁偶极子，在电流
振幅相同情况下，远区的辐射功率比电偶极子
的要小的多。
工程上常采用两个正交平面方向图，自由空 间中两个最重要的平面方向图是E面和H面。E 面即电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的 平面，H面即磁场强度矢量所在并包含最大辐振子的H平面方向图
功率方向图反映辐射的功率密度与方向之间 的关系，它与场强方向图关系为
25
（1）方向函数
方向性，就是在相同距离的条件下天线辐 射场的相对值与空间方向的关系。 天线远场区：
方向函数：
归一化方向函数：
等效关系： Rr 2Pr /IA2
辐射电阻： Rr 8(0l/)2
辐射功率取决于电偶极子的电长度，频率越高 或波长越短，辐射功率越大。已经假定空间媒 质不消耗功率且在空间内无其它场源，所以辐 射功率与距离r无关。
17
1.1.2 对偶原理与磁基本振子
（1）对偶原理 （2）磁基本振子
18
（1） 对偶原理
电荷与电流是产生电磁场的唯一源。自然界中至今 尚未发现任何磁荷与磁流存在。但是对于某些电磁场 问题，引入假想的磁荷与磁流是有益的。
对偶原理
如果将上述电场及磁场分为两部分：一部分是由电荷及电
流产生的电场 及Ee (磁r )场 ；另He一(r)部分是由磁荷及磁流产生 的电场 及磁场Em(r，) 即 Hm(r)
由对偶关系：
22
磁偶极子的辐射总功率
1
P rs S ad v s s 2 R E e H ] [ d s 1
4 6 I m 2 (0 s ) 2
磁偶极子的辐射电阻
Rr
2Pr Im2
3204(s)2
同样长度的导线，绕制成磁偶极子，在电流
振幅相同情况下，远区的辐射功率比电偶极子
的要小的多。
工程上常采用两个正交平面方向图，自由空 间中两个最重要的平面方向图是E面和H面。E 面即电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的 平面，H面即磁场强度矢量所在并包含最大辐振子的H平面方向图
功率方向图反映辐射的功率密度与方向之间 的关系，它与场强方向图关系为
25
（1）方向函数
方向性，就是在相同距离的条件下天线辐 射场的相对值与空间方向的关系。 天线远场区：
方向函数：
归一化方向函数：
《天线基础知识全》课件
天线的分类
总结词
天线的分类
详细描述
根据不同的分类标准，天线可以分为多种类型。按照工作频段，可以分为超长波天线、长波天线、中波天线、短 波天线等；按照用途，可以分为广播天线、电视天线、雷达天线、通信天线等；按照结构，可以分为线天线和面 天线。
天线的发展历程
总结词
天线的发展历程
详细描述
天线的发展历程可以追溯到19世纪末期。最初的天线是简单的偶极子天线，随着技术的发展，人们开 始研究各种不同形式的天线，以满足不同的通信需求。近年来，随着无线通信技术的快速发展，天线 技术也取得了巨大的进步，出现了许多新型天线，如智能天线、超宽带天线等。
交通雷达
天线用于交通流量监测和 控制，保障交通安全和顺 畅。
广播领域
调频广播
天线用于调频广播电台和接收机 ，传递音频信号。
电视广播
天线用于电视台和电视机，接收视 频和音频信号。
短波广播
天线用于国际广播电台和接收机， 向全球范围传递信息。
电视领域
有线电视
天线用于有线电视网络和电视机，提供电视节目 信号。
它可以将电磁波转换 为螺旋形波束，以实 现定向辐射和接收。
微带天线
微带天线是一种新型的天线，由 一个或多个微带贴片构成。
它利用微带线传输电磁波，并通 过贴片辐射电磁波。
微带天线具有体积小、重量轻、 易于集成等优点，广泛应用于移 动通信、卫星通信、雷达等领域
。
04 天线的应用
通信领域
01
02
03
《天线基础知识全》 ppt课件
目录
CONTENTS
• 天线概述 • 天线的基本原理 • 天线的基本结构 • 天线的应用 • 天线的设计与优化
天线的知识讲座PPT课件
天线的基本知识
1.3.4 波瓣宽度
方向图通常都有两个或多个瓣，其中辐射强度最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称 为副瓣或旁瓣。参见图1.3.4 a , 在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低 3 dB（功
率密度降低一半）的两点间的夹角定义为波瓣宽度（又称 波束宽度 或 主瓣宽度 或 半功率角）。波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。
1.3 天线方向性的讨论
1.3.1 天线方向性
发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，基本功 能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。 垂直放置的半波对称振子具有平放的 “面包圈” 形的立体方向图（图1.3.1 a）。 立体方向图虽然立体感强，但绘制困难， 图1.3.1 b 与图1.3.1 c 给出了它的两个主平面方向图，平面方向图描述天线在某指定 平面上的方向性。从图1.3.1 b 可以看出，在振子的轴线方向上辐射为零，最大辐射 方向在水平面上；而从图1.3.1 c 可以看出，在水平面上各个方向上的辐射一样大。
半波对称振子的增益为G = 2.15 dBi ; 4个半波对称振子 沿垂线上下排列，构成一个垂直四元阵，其增益约为G = 8.15 dBi ( dBi这个单位表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源) 。 如果以半波对称振子作比较对象，则增益的单位是dBd .
半波对称振子的增益为G = 0 dBd （因为是自己跟自己比，比值为1，取对 数得零值。） ； 垂直四元阵，其增益约为G = 8.15 – 2.15 = 6 dBd .
两个半波振子（带反射板）
在垂直面上的配置
反 射 板
长 度 为 L
增益为 G = 11 ~ 14 dB
两
反
个
射
半
天线PPT课件(完整版)
近区场的性质：由于电场和磁场相差90度，故坡印 廷矢量的平均值等于零，这说明无电磁场能量辐射， 称为感应场。
远区场：当 kr 1 时称为远场区，电磁场主要由 kr 的低次幂项决定，故可略去 kr 的高次幂项，得
Er E
E
j
H
k I0l
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r H e jkr
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0
E jA
2 A k 2 A
J
A
j
J
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洛伦兹条件：
A j
1
A
j
2 A k 2 A J
E jA jA j
in
H
j
k I0l
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kr 1
波阻抗：
Zw
E H
固有阻抗：
120 377
§1.2 电基本振子
远区场的性质：
（1）电场与磁场在空间相互垂直，它们均与r 成反 比。因等相位面为球面，故为球面电磁波。
（2）因在传播方向上电磁场的分量为零，故为横电 磁波，记为TEM波。
天线发展简史
二、1901, 马可尼（Guglielmo Marconi, 1874-1937，1909 年 诺贝尔物理学奖）
1901年马可尼成功实现横穿大西洋（英国—加拿大） 的无线电通信。位于英国（Poldhu, England）的发射天线 由50根斜拉导线组成，用悬于60米高的木塔间的钢索支撑。 位于加拿大（Newfoundland, Canada）的接收天线是200米 长的导线，由风筝牵引。
远区场：当 kr 1 时称为远场区，电磁场主要由 kr 的低次幂项决定，故可略去 kr 的高次幂项，得
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波阻抗：
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固有阻抗：
120 377
§1.2 电基本振子
远区场的性质：
（1）电场与磁场在空间相互垂直，它们均与r 成反 比。因等相位面为球面，故为球面电磁波。
（2）因在传播方向上电磁场的分量为零，故为横电 磁波，记为TEM波。
天线发展简史
二、1901, 马可尼（Guglielmo Marconi, 1874-1937，1909 年 诺贝尔物理学奖）
1901年马可尼成功实现横穿大西洋（英国—加拿大） 的无线电通信。位于英国（Poldhu, England）的发射天线 由50根斜拉导线组成，用悬于60米高的木塔间的钢索支撑。 位于加拿大（Newfoundland, Canada）的接收天线是200米 长的导线，由风筝牵引。
天线基本知识PPT课件
天线的主要电参数
１对单极化天线
方向图 增益 输入阻抗（电压驻波比） 极化 带宽 功率容量 3阶无源互调（PIM）
2 对双极化天线
除具有单极化天线的电参数 外还具有
隔离度
交叉极化比
2021
48
天线的方向图
把天线在空间辐射强度随方位、俯仰角度分布 的曲线图形叫天线方图。
天线方向图通常是一个三维空间的曲面图形。 为了表示方便起见，在工程中常用归一化方向图。
自适应天线是一种控制反馈系统它根据一定的准则采用应天线是一种控制反馈系统它根据一定的准则采用数字信号处理技术形成天线阵列的加权向量通过对接数字信号处理技术形成天线阵列的加权向量通过对接收到的信号进行加权合并在有用信号方向上形成主波收到的信号进行加权合并在有用信号方向上形成主波束而在干扰方向上形成零陷从而提高信号的输出信束而在干扰方向上形成零陷从而提高信号的输出信多波束天线采用多个波束覆盖整个用户区每个波束的多波束天线采用多个波束覆盖整个用户区每个波束的指向固定波束宽度随天线阵元数目的确定而确定系指向固定波束宽度随天线阵元数目的确定而确定系统根据用户的空间位臵选取相应的波束使接收的信号统根据用户的空间位臵选取相应的波束使接收的信号最佳
对无线通信系统也同样是这样。再先进的基站通信设 备，没有好的天线，也无法发挥优良的性能。可见天线是 无线通信系统的重要组成部分。
2021
43
天线的作用
将传输线中的高频电磁能量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，要了解天线的特性就必然需要了解自由空间 中的电磁波及高频传输线的一些相关的知识。
2021
22
E(r,,)
若天线辐射的电场强度为
把电场强E(r度,,（)绝6对0f值(,）) 写成
天线基础知识与原理ppt课件
振子结构相对复杂，加工 难度较大；特别是合金压铸 方式的半波振子。 成本较高。
微带贴片
振子形式简单，易于冷冲压 成型； 易于与微带功率分配网络一 体化设计； 成本相对较低。
交叉极化指标较差； 双极化贴片天线的极化隔 离度较差； 装配精度要求较高
8
2、天线类型及各部件材质介绍---天线振子
常
规
套
全
筒 振
向
子
天
移
线
动
缩 短 套
通
筒
信
振 子
天
线
半
类
波
型
定
向
振 子
天
线
微
带
贴
片
高性能 一般型 高性能 一般型
7
2、天线类型及各部件材质介绍---天线振子
半波振子VS微带贴片
振子形式
半波振子
优点
缺点
辐射效率高、交叉极化指标 较好； 单元辐射阻抗较易优化； 实现形式多样化，可采用印 制板、金属板冷冲压、锌合金 压铸等多种实现方式。
垂直面 E面
水平面波束宽度 = 360º 垂直面波束宽度= 78º
立体图
15
3、天线原理及指标介绍---方向图
将“轮胎”压扁，信号就越集中，实际使用的天线就是采用一个或者多 个辐射单元来实现的。
16
3、天线原理及指标介绍---辐射参数
辐射参数：
辐射参数评估：
--- 按重要性顺序排列
水平面波束宽度 电下倾角度 垂直面波束宽度 前后比 增益
较好
玻璃钢
2.3 1.2 差 -70℃～+150℃ 240 219 10110 UL94V-0 好 较好 好
天线理论基础知识 ppt课件
➢辐射单元各组成部分的尺寸精 度和相对位置精度；
➢板材的质量和强度； ➢表面处理质量。
➢塑料件的尺寸精度、结构强 度和抗老化性能；
➢馈电方式及馈电片与振子的 相对位置精度。 17
二、天线质量分析、选型及安装
天线质量分析：馈电网络
馈电网络
同轴电缆馈电网络
PCB微带线馈电网络
空气微带线馈电网络
图例
特点分析
➢焊点多，焊接质量控制是关键；
加盖板整体屏蔽，此时则衍变为PCB 稳定性，受反射板变形影响大，导致幅
➢布线工艺较复杂。
带状线馈电网络；
度和相位分配精度低，尺寸稳定性差，
➢PCB与反射板需绝缘处理；
批量一致性差；
➢优质板材成本较高。
➢设计自由度较大，辐射泄漏大，可增
加盖板整体屏蔽，此时则衍变为空气带
状线馈电网络。
三阶、五阶都不落入到Rx频段
联通LTE1.8G
1830-1859 1735-1764
1801~1888
1772~1917
三阶、五阶都不落入到Rx频段
联通WCDMA 2130~2145 1940~1955
2115~2160
2100~2175
三阶、五阶都不落入到Rx频段
12
一、天线原理及指标对网络质量的影响
➢加工精度高，幅度和相位分配精度 ➢加工精度高，幅度和相位分配精度高， ➢多个零件拼装组成，网络与反射板之
高，尺寸稳定性好，批量一致性好； 尺寸稳定性好，批量一致性好；
间的距离精度要求高，且主要通过塑料
➢设计自由度一般，辐射泄漏极低； ➢设计自由度大，辐射泄漏较大，可增 件和孔位精度配合保持尺寸精度和结构
如何预防天线质量问题&提升网络效率创 新解决方案的探讨
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雷达天线的发展、技术积累和沉淀>今天的移动 通信天线的技术基础
种类繁多的雷达天线…… >阵列天线>单、双极化基站天线 >相控阵天线>多波束基站天线 >自适应天线>智能天线
雷达阵列天线走过的历程
天线的任务
是将发射机输出的高频电流 能量转换成电磁波辐射出去，或 将空间电波信号转换成高频电流 能量送给接收机。
Sav,max
Emax
S av,max 2和Sav,max分别为最大副瓣和主瓣的功率密度最大值
Emax
2和E
分别为最大副瓣和主瓣的场强最大值
max
4.前后比：指主瓣最大值与后瓣最大 值之比，通常也用分贝表示。
方向系数
上述方向角参数虽能从一定程度上描述方向图的 状态，但它们一般仅能反映方向图中特定方向的辐射 强弱程度，未能反映辐射在全空间的分布状态，因而 不能单独体现天线的定向辐射能力。为了更精确地比 较不同天线之间的方向性，需引入一个能定量地表示 天线定向辐射能力的电参数，这就是方向系数。
由此，天线就可分为：发射天线 、接收天线
天线的发展趋势
多频带多极化的微带天线 多波束天线 自适应天线 智能天线
天线的分类
用途：通信天线、广播和电视天线、雷达 天线、导航和测向天线
工作波长：长波天线、中波天线、短波天 线、超短波天线、微波天线
特色：圆极化天线、线极化天线、窄频带 天线、宽频带天线、非频变天线、数字波 束天线等
f (,) 为场强方向函数。 因此，方向函数可定义为
E(r, , ) f ( ,) 60I
r
方向图
将方向函数用曲线描述处理，称之为方向图 。方向图就是天线等距处，天线辐射场大小 在空间中的相对分布随方向变化的图形。依 据归一化方向函数而绘出的为归一化方向图 。
方向图参数
实际的方向图要比电基本振 子的复杂，通常有多个波瓣，它 可细分为主瓣、副瓣和后瓣。
方向系数
在同一距离及相同辐射功率的条件下，某天线在最大 辐射方向上的辐射功率密度（场强的平方）和无方向 性天线的辐射功率密度（场强的平方）之比，记为D。
S E max D S E 0 Pr Pr 0
2
max
2
0
Pr Pr 0
Pr、Pr
分别为实际天线和无方向天线的辐射功率
0
天线效率
一般说来，载有高频电流的天线导体及
天线基本知识
2009 年 7 月
1.天线的起源和发展
❖ 1865年：麦克斯韦创立了麦格斯韦方程 ❖ 1888年：赫兹用实验证实电磁波辐射 ❖ 天线：理论与实验的完美结合 ❖ 从此，人造的无线电波充满了世界的每一个
角落。今天，甚至在地下室、隧道等地方都 存在着电磁波。
军事、战争推动了天线的发展
❖ 二次大战>雷达>雷达天线（第一应用背景） >通信天线（副产品）
用于描述方向图的参数通常
1.零功率波瓣宽度：指主瓣最大值两边两个零辐射
方向之间的夹角。
2.半功率波瓣宽度：指主瓣最大值两边场强等于最
大值的0.707倍（或最大功率密度的一半）的两幅射
方向之间的夹角。
3.副瓣电平：指副瓣最大值与主瓣最大值之比，一
般以分贝表示，即
式中，
SLL 10 lg Sav,max2 20 lg Emax2 dB
际的更复杂的天线，因而电基本振
子的辐射特性是研究更复杂天线辐
射特性的基础
磁基本振子的辐射
磁基本振子又称磁流元、磁偶极子。尽
管他是虚拟的，迄今为止还不能肯定自然界
中是否有孤立的磁荷和磁源存在，但是它可
以与一些实际波源相对应。
发射天线的电参数
电指标：描述天线工作特性的参数。它们是 定量衡量天线性能的尺度。
基本振子的辐射
尽管各类天线的结构、特性各不
相同，但是分析它们的基础却建立在
电、磁基本阵子的辐射机理上。电、
磁基本阵子作为最基本的辐射源。
电基本振子的辐射
电基本阵子又称电流元，它是
指一段理想的高频电流直导线，其
长度l远小于波长，其半径a远小于l
，同时振子沿线的电流I处处等幅
同相。用这样的电流元可以构成实
增益系数的定义是：在同一距离及相同输入 功率的条件下，某天线在最大辐射方向上的 辐射功率密度（或场强的平方）和理想无方 向性天线的辐射功率密度（或场强的平方） 之比，记为G。
G Smax
E2 max
S0 Pin Pin0
E0 Pin Pin0
式中Pin、Pin0分别为实际和理想无方向天线的输入功率。 理想无方向天线本身的增益系数为1.
有方向函数、方向图、方向图参数、方向系 数、天线效率、增益系数、天线的极化、有 效长度输入阻抗与辐射阻抗、频带宽度。
方向函数
方向性：就是在相同距离的条件 下天线辐射的相对值与空间方向 的关系。
E(r, , )
若天线辐射的电场强度为
把电场强度（绝对值）写成
E(r, ,) 60 f ( ,)
r
方向系数
在同一距离及相同辐射功率的条件下，某天线在最大 辐射方向上的辐射功率密度（场强的平方）和无方向 性天线的辐射功率密度（场强的平方）之比，记为D。
S E max D S E 0 Pr Pr 0
2
max
2
0
Pr Pr 0
Pr、Pr
分别为实际天线和无方向天线的辐射功率
0
方向系数
上述方向角参数虽能从一定程度上描述方向图的 状态，但它们一般仅能反映方向图中特定方向的辐射 强弱程度，未能反映辐射在全空间的分布状态，因而 不能单独体现天线的定向辐射能力。为了更精确地比 较不同天线之间的方向性，需引入一个能定量地表示 天线定向辐射能力的电参数，这就是方向系数。
其绝缘介质都会产生损耗，因此输入天线的 实际功率并不能全部地转换成电磁波能量。 可以用天线效率来表示这种能量转换的有效 程度。天线效率定义天线辐射功率与输入功 率之比。
A
Pr Pin
增益系数
方向系数只是衡量天线定向辐射特性的参 数，它只决定于方向图；天线效率则表示了 天线在能量上的转换效能；而增益系数则表 示了天线的定向收益程度。
❖ 雷达天线的发展、技术积累和沉淀>今天的移 动通信天线的技术基础
❖ 种类繁多的雷达天线…… >阵列天线>单、双极化基站天线 >相控阵天线>多波束基站天线 >自适应天线>智能天线
雷达阵列天线走过的历程
雷达阵列天线走过的历程
雷达阵列天线走过的历程
军事、战争推动了天线的发展
二次大战>雷达>雷达天线（第一应用背景）>通 信天线（副产品）
种类繁多的雷达天线…… >阵列天线>单、双极化基站天线 >相控阵天线>多波束基站天线 >自适应天线>智能天线
雷达阵列天线走过的历程
天线的任务
是将发射机输出的高频电流 能量转换成电磁波辐射出去，或 将空间电波信号转换成高频电流 能量送给接收机。
Sav,max
Emax
S av,max 2和Sav,max分别为最大副瓣和主瓣的功率密度最大值
Emax
2和E
分别为最大副瓣和主瓣的场强最大值
max
4.前后比：指主瓣最大值与后瓣最大 值之比，通常也用分贝表示。
方向系数
上述方向角参数虽能从一定程度上描述方向图的 状态，但它们一般仅能反映方向图中特定方向的辐射 强弱程度，未能反映辐射在全空间的分布状态，因而 不能单独体现天线的定向辐射能力。为了更精确地比 较不同天线之间的方向性，需引入一个能定量地表示 天线定向辐射能力的电参数，这就是方向系数。
由此，天线就可分为：发射天线 、接收天线
天线的发展趋势
多频带多极化的微带天线 多波束天线 自适应天线 智能天线
天线的分类
用途：通信天线、广播和电视天线、雷达 天线、导航和测向天线
工作波长：长波天线、中波天线、短波天 线、超短波天线、微波天线
特色：圆极化天线、线极化天线、窄频带 天线、宽频带天线、非频变天线、数字波 束天线等
f (,) 为场强方向函数。 因此，方向函数可定义为
E(r, , ) f ( ,) 60I
r
方向图
将方向函数用曲线描述处理，称之为方向图 。方向图就是天线等距处，天线辐射场大小 在空间中的相对分布随方向变化的图形。依 据归一化方向函数而绘出的为归一化方向图 。
方向图参数
实际的方向图要比电基本振 子的复杂，通常有多个波瓣，它 可细分为主瓣、副瓣和后瓣。
方向系数
在同一距离及相同辐射功率的条件下，某天线在最大 辐射方向上的辐射功率密度（场强的平方）和无方向 性天线的辐射功率密度（场强的平方）之比，记为D。
S E max D S E 0 Pr Pr 0
2
max
2
0
Pr Pr 0
Pr、Pr
分别为实际天线和无方向天线的辐射功率
0
天线效率
一般说来，载有高频电流的天线导体及
天线基本知识
2009 年 7 月
1.天线的起源和发展
❖ 1865年：麦克斯韦创立了麦格斯韦方程 ❖ 1888年：赫兹用实验证实电磁波辐射 ❖ 天线：理论与实验的完美结合 ❖ 从此，人造的无线电波充满了世界的每一个
角落。今天，甚至在地下室、隧道等地方都 存在着电磁波。
军事、战争推动了天线的发展
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用于描述方向图的参数通常
1.零功率波瓣宽度：指主瓣最大值两边两个零辐射
方向之间的夹角。
2.半功率波瓣宽度：指主瓣最大值两边场强等于最
大值的0.707倍（或最大功率密度的一半）的两幅射
方向之间的夹角。
3.副瓣电平：指副瓣最大值与主瓣最大值之比，一
般以分贝表示，即
式中，
SLL 10 lg Sav,max2 20 lg Emax2 dB
际的更复杂的天线，因而电基本振
子的辐射特性是研究更复杂天线辐
射特性的基础
磁基本振子的辐射
磁基本振子又称磁流元、磁偶极子。尽
管他是虚拟的，迄今为止还不能肯定自然界
中是否有孤立的磁荷和磁源存在，但是它可
以与一些实际波源相对应。
发射天线的电参数
电指标：描述天线工作特性的参数。它们是 定量衡量天线性能的尺度。
基本振子的辐射
尽管各类天线的结构、特性各不
相同，但是分析它们的基础却建立在
电、磁基本阵子的辐射机理上。电、
磁基本阵子作为最基本的辐射源。
电基本振子的辐射
电基本阵子又称电流元，它是
指一段理想的高频电流直导线，其
长度l远小于波长，其半径a远小于l
，同时振子沿线的电流I处处等幅
同相。用这样的电流元可以构成实
增益系数的定义是：在同一距离及相同输入 功率的条件下，某天线在最大辐射方向上的 辐射功率密度（或场强的平方）和理想无方 向性天线的辐射功率密度（或场强的平方） 之比，记为G。
G Smax
E2 max
S0 Pin Pin0
E0 Pin Pin0
式中Pin、Pin0分别为实际和理想无方向天线的输入功率。 理想无方向天线本身的增益系数为1.
有方向函数、方向图、方向图参数、方向系 数、天线效率、增益系数、天线的极化、有 效长度输入阻抗与辐射阻抗、频带宽度。
方向函数
方向性：就是在相同距离的条件 下天线辐射的相对值与空间方向 的关系。
E(r, , )
若天线辐射的电场强度为
把电场强度（绝对值）写成
E(r, ,) 60 f ( ,)
r
方向系数
在同一距离及相同辐射功率的条件下，某天线在最大 辐射方向上的辐射功率密度（场强的平方）和无方向 性天线的辐射功率密度（场强的平方）之比，记为D。
S E max D S E 0 Pr Pr 0
2
max
2
0
Pr Pr 0
Pr、Pr
分别为实际天线和无方向天线的辐射功率
0
方向系数
上述方向角参数虽能从一定程度上描述方向图的 状态，但它们一般仅能反映方向图中特定方向的辐射 强弱程度，未能反映辐射在全空间的分布状态，因而 不能单独体现天线的定向辐射能力。为了更精确地比 较不同天线之间的方向性，需引入一个能定量地表示 天线定向辐射能力的电参数，这就是方向系数。
其绝缘介质都会产生损耗，因此输入天线的 实际功率并不能全部地转换成电磁波能量。 可以用天线效率来表示这种能量转换的有效 程度。天线效率定义天线辐射功率与输入功 率之比。
A
Pr Pin
增益系数
方向系数只是衡量天线定向辐射特性的参 数，它只决定于方向图；天线效率则表示了 天线在能量上的转换效能；而增益系数则表 示了天线的定向收益程度。
❖ 雷达天线的发展、技术积累和沉淀>今天的移 动通信天线的技术基础
❖ 种类繁多的雷达天线…… >阵列天线>单、双极化基站天线 >相控阵天线>多波束基站天线 >自适应天线>智能天线
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