天线与电波传播 ppt课件

电基本振子天线结构
电场方向
§1.2 电基本振子 I ezzˆI0 I 0 －常数
磁矢位： A 4cI ex,y,zeR jkR dl
其中：R x x 2 y y 2 z z 2 x 2 y 2 z 2 rdldz
R
dv
－体电流
A
4
s
Js
x
,
y
,
z
e
jkR
R
ds
－面电流
A
4
c
Ie
x
,
y ,
z
e jkR R
dl
－线电流
远场辐射，忽略高阶项 1 n 2,3,4,
rn
A r ˆ A r , ˆ A , ˆ A ,e r jk ,rr E 1 r je jk ˆ A r , ˆ A , r 1 2
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。
天线与电波传播
绪论
课程简介
微波技术 基础
电磁场理论
应用
天线与电波 传播
无线电系统
天线将传输线中的高频电磁能转成为自由空 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。
无线电设备
各种无线电系统
一切无线电设备(包括无线电通讯、广播、电视 、雷达、导航等系统)都是利用无线电波来进行工作 的，而从几KHz的超长波到四十多GHz的毫米波段 电磁波的发射和接收都要通过天线来实现。
洛伦兹条件： A j j 1 A
2 A k 2 A J
E j A j A j 1 A
因此，知道
A
H
1
A
A
E j A j A j 1 A
§1.1 辅助函数法
2 A k 2 A J
A
4
v
J x , y , z e jkR
，是从空间耦合到天线终端的电阻，ຫໍສະໝຸດ Baidu天线结构自身的任何电 阻无关。
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天线与电波传播
第一章 电磁场方程及其解
Maxwell方程
Maxwell方程
§1.1 辅助函数法
E
B 法拉第定律
H
t J
D
安培定律
D
t
电高斯定律
B
0 磁高斯定律
A 0
B H A
H
1
A
A －磁矢量位函数
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天线发展简史
数值方法，如矩量法（Method of Moment, MoM ）、有限差分法（Finite-Difference Method, FDM）、 有限元法（Finite-Element Method, FEM）、几何绕射 理论（Geometrical Theory of Diffraction, GTD）和物 理绕射理论（Physical Theory of Diffraction, PTD）等 的引入大大推进了天线技术的发展，促进了天线分 析和设计技术的逐渐成熟。现在天线的设计不再是 修修补补（cut and try）的方法，已经跨入了一个整 体系统级的设计阶段。
1839年法拉第（Michael Faraday, 1791-1867）发现、 1873年麦克斯韦(James Clerk Maxwell, 1831-1879)完成的电磁 理论，在1886年由海因里希·鲁道夫·赫兹建立了第一个无 线电系统，首次在实验室证实。
Hertz ，KIT的教授 无线电之父
赫兹实验的无线电系统
在我们的日常生活中天线已随处可见。 例如，收听无线电广播的收音机，电视机，手 机、汽车、舰船、飞机上等。 收音机、电视机使用的天线一般是接收天线， 广播电视台的天线则为发射天线。而手机天线则收 发共用，但须经过移动通信基站天线转收和转发。
天线发展简史
一、1886, 赫兹（Heinrich Rudolf Hertz, 1857-1894 ）
§1.1 辅助函数法
E
B t
H
1
A
E jH j A
E j A
EjA0
0
E j A
H A A 2A H J D
t
J j E A 2 A
§1.1 辅助函数法
J jE A 2A
E jA
2A k2A J A j J A j
马可尼，意大 利人，当时年 仅20岁。
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天线发展简史
三、1980, 超大阵列（VLA）抛物面天线（Very Large Array Steerable Parabolic Dish Antennas）
位于美国新墨西哥州（Socorro, New Mexico）的超大阵 列天线由27面直径为25米的抛物面按Y型方式排列组成，是 世界第一个射电天文望远镜。其分辨率相当于36千米跨度的 天线，而灵敏度相当于直径为130米的碟型天线。
天线发展简史
五、2000, 移动/手持天线（Mobile/Hand - held Antenna）
工作于800MHz的手持蜂窝电话天线随处可见。 从马可尼时代直到20世纪40年代，天线主要是以 导线为辐射单元，工作频率也提高到UHF。 进入二战期间，随着1GHz以上微波源（如调速 管、磁控管）的发明，天线开始了一个新的纪元。 波导口径天线、喇叭天线和反射面天线等如雨后春 笋般出现。
天线正朝小型化、宽频带、多频段和高频率等 方向发展。
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电磁频谱与无线电频段
天线概念
天线是无线系统的重要部件，它是现代信息社会的电子眼 、电子耳。
定义 — 用来辐射或接收无线电波的装置，导行波与自由空
间波互相转换区域的结构，转换器件或换能器 — 能量转换。 电路的观点 — 从传输线看向天线这一段等效于一个电阻 Rr
在远场区
§1.1 辅助函数法
Er E
0
jA
E
jA
E
jA
H 1rˆE jrˆA
天线辐射问题分析过程
§1.2 电基本振子
什么是电基本振子？ 一段通有高频电流的直导线，当导线长度远远小于
波长时，该导线被称为电基本振子。 当： l/1 , 可近似地认为导线上每一点的电 流都是等幅同相的。