(完整word版)现代天线技术试题

现代天线技术试题四

一、简要回答问题

1、何谓方向性函数和归一化方向性函数？何谓场强方向图和功率方向图？

答：辐射场的表达式中，振幅中与空间角度有关的函数(),f θϕ称为天线

的方向性函数。

相同r 的球面上(),θϕ点的场强与最大场强之比，即

()()()max

max

,,,E f F E f θϕθϕθϕ=

=

称为归一化方向性函数。

方向图是方向性函数的图形表示，它可以形象描绘天线辐射特性随着空间方向坐标的变化关系。通常讨论在远场半径为常数的大球面上，天线辐射（或接收）的功率或者场强随位置方向坐标的变化规律，并分别称为功率方向图和场强方向图。

2、写出方向性系数的通用表达式；简述方向性系数与增益间的关系。 答：方向性系数定义为辐射功率相同的条件下，定向天线在主向远区某点的功率密度与理想的无方向性天线在该点的功率密度之比，即

2

max max 2

=

P r P r E S D S E =

相同，相同

相同，相同

，也可定义为定向天线在主向远区

r 处得到相同电场强度E 的条件下，理想天线的辐射功率与被研究天线的辐射功率之比，即0r

r P D P =

E 相同，相同

。

根据上述定义，可以导出天线方向系数的计算公式

()22

4,sin D F d d ππ

π

θϕθθϕ

=

⎰⎰

天线增益定义为在输入功率相同的条件下，定向天线在主向远区某点的功率密度与理想的无方向性天线在该点的功率密度之比，即

max 00

=

in in

P r E r S P G S P =

相同，相同

相同，相同

天线效率定义为天线的辐射功率与输入功率之比，即r

A in

P P η= 综上所述，方向性系数与增益的关系为A G D η=

3、说明正交对称振子天线的极化形式。

答：正交振子天线在振子所在平面的辐射场为线极化；在该平面法线方向为圆极化；在其他方向为椭圆极化，极化椭圆的轴比随方向不同而变化。 4、简述抛物面天线的特点。

答：抛物面天线由辐射器和抛物反射面构成。辐射器位于抛物面的焦点上，本身为弱方向性。经过反射之后则可成为主瓣很窄，副瓣很小的强方向性天线。抛物面天线结构简单，方向性强，工作频带宽，具有良好的辐射特性，具有多种形式。

馈源放在抛物面焦点F 上，从焦点F 出发的射线，经抛物面反射后平行于ＯＦ轴，从而在口面上可得到近似均匀的平面波。 5、简述天线的常用测试方法和主要参数。

答；方向图测试方法主要有：固定天线法、旋转天线法。

增益测量方法主要有：比较法、双天线法、镜像法。

二、由半波对称振子构成的三元直线阵如图所示。相邻阵元间距为

4

λ

、馈电相位差为0，馈电幅度为1：2：1。

（1） 用方向性乘积原理分别写出E 面（xoz 平面）和H 面（xoy 平面）

的归一化方向性函数；

（2） 用方向性乘积原理分别定性绘出E 面和H 面方向图；

（3） 对该天线阵列进行方向图仿真，并于（2）的结果进行比较。

解：（1）三元直线阵归一化方向性函数

()()()()()2123cos cos 12,,,,cos cos sin 2F F F F kd πθθϕθϕθϕθϕαζθ⎛⎫

⎪⎡⎤⎝⎭==+⎢⎥⎣⎦

将4d

λ=，0ζ=代入上式，可得

()cos cos 2,cos cos cos cos sin 44F πθππθϕααθ⎛⎫ ⎪⎛⎫⎛⎫⎝⎭= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭

E 面，2απ=，则该平面的归一化方向性函数为()cos cos 2,sin

F πθθϕθ

⎛⎫

⎪⎝⎭= H 面，2θ

π=，则该平面的归一化方向性函数为

(),cos cos cos cos 44F ππθϕαα⎛⎫⎛⎫

= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭

（3）

天线阵列模型

E面方向图H面方向图

3D增益方向图

三、自拟微带阵列天线（线阵或面阵）并进行仿真，给出E面和H面的方向图、输入驻波比和增益等相关参数。

微带阵列天线模型

E面方向图H面方向图

驻波比

三维增益方向图

四、自拟感兴趣的天线或天线阵列并进行仿真，给出E面和H面的方向图、输入驻波比和增益等相关参数。

侧馈矩形微带天线

xy和yz截面上的增益方向图三维增益方向图

驻波比分析结果