(第二章)窄带天线详解.ppt

对称振子的结构如图2―1―1所示,它由两段同样粗细和相等长度的直导线构成,在中间两个端点之间进行馈电,且以中间馈电点为中心而左右对称的。由于它结构简单,所以被广泛用于无线电通信,雷达等各种无线电设备中,也可作为电视接收机最简单的天线设备。它既可作为最简单的天线使用,也可作为复杂天线阵的单元或面天线的馈源。 一、对称振子的辐射场 工程上计算对称振子的辐射场的近似方法是:把对称振子看成是终端开路的传输线两臂向外张开的结果(如图2-1-2),并假设其上的电流分布仍和张开前一样,然后将振子分成许多小段,每一小段上的电流在某个瞬间可认为各处相同,即把每个小段看作一个元电辐射体,于是空间任一点的场强是许多元电辐射体在该点产生场强的叠加。 令对称振子沿z轴放置（图 2-1-1）,其上的电流分布可表示为 I(z)=Imsinβ(h-|z|) (2－1－ 1) ? 2.1.2 直立振子天线与水平振子天线 2.2 引向天线与电视天线 2.3 移动通信基站天线 设两振子的波腹电流分别为Im1和Im2, 则其辐射阻抗为  和振子“2”的感应辐射阻抗, 将式（2-2-6）代入式（2-2-5）, 则耦合振子的辐射阻抗为 (2 - 2- 5) (2 - 2- 6) ZΣ1=Z11+Z′12 ZΣ2=Z22+Z′21 (2-2-7) 设两振子归于各自波腹电流的等效电压分别为U1和U2, 则辐射功率可以表示为 式中, I*m1和I*m2分别为Im1和Im2的共轭。  将上式改写为如下形式: (2 - 2- 8) 式中, 振子“1”和振子“2”的感应辐射阻抗和 以及 (2 - 2- 9) (2 - 2- 10) 式中, Z12和Z21分别为振子“1”和“2”归于波腹电流的互（辐射）阻抗, 亦即Im1=Im2时的感应辐射阻抗, 根据互易定理Z12=Z21。将上式代入式（2-2-9）得二元耦合振子的等效阻抗方程为 U1=Im1Z11+Im2Z12 U2=Im1Z21+Im2Z22 对于引向天线, 由于振子“2”为无源振子, 其总辐射功率为0, 也就是总辐射阻抗ZΣ2为0, 因而有 U2=Im2ZΣ2=Im1Z21+Im2Z22=0 (2-2-11) (2-2-12) 所以有 由上式可见, 改变两振子的自阻抗和互阻抗, 就可以改变两振子的电流分配比。  (2) 感应电动势法计算自阻抗和互阻抗 当空间中只存在单个振子时, 一般假设其上的电流近似为正弦分布, 当附近存在其它振子时, (2-2-13) (2-2-14) (2-2-15) 由于互耦的影响, 严格地说其上电流分布将发生改变, 但理论计算和实验均表明, 细耦合振子上的电流分布仍和正弦分布相差不大, 因此在工程计算上, 将耦合振子的电流仍看作是正弦分布。 设振子“1”和振子“2”均沿z轴放置, 如图8 - 31所示, 则振子“2”的电场在振子“1”导体表面z处的切向分量为E12z, 并在线元dz上产生感应电动势E12zdz, 假设振子为理想导体, 根据边界条件, 振子表面的切向电场应为零, 因此振子“1”必须要产生一个反向电场E12z, 以抵消振子“2”在振子“1”上产生的场。 也就是振子“1”的源要对线元提供一个反电动势E12zdz。设振子“1”在z处的电流为I1(z), 则电源对线元dz所提供的功率为 图2-2-3 耦合振子阻抗的计算 因此为抵消振子“2”在整个振子“1”上所产生的场, 振子“1”的电源需要提供的总功率为 式中 其中 (2-2-16) (2-2-17) (2-2-18) (2-2-19) 考虑到Im1=Im2, 互阻抗Z12=Z21, 其表达式为 只要将式（2-2-19）中的间距d换为振子半径a, 则式（2-2-20）即变为振子的自阻抗: (2-2-20) (2-2-21) 由上述两式可见, 自阻抗主要取决于振子的长度; 而互阻抗取决于振子的长度及振子之间的距离。将由式（2-