第1章__天线基础知识4.ppt

1.6.1 二元阵的阻抗 振子2上的电流I2(z2)会在振子1上z1处线元dz1表面上产生切向电场分量E12，并在dz1上产生感应电动势E12dz1。 振子1上电流I1(z1)必须在线元 dz1处产生-E12，以满足总的切向电 场为零。 振子1上电流I1(z1)也必须在dz1上产生一个反向电动势-E12dz1。 第1章 天线基础知识 互耦振子阵中，振子1和2的总辐射功率应分别写为 （1―6―4） P11和P22分别为振子单独存在时对应Im1 和Im2的自辐射功率。 第1章 天线基础知识 如果仿照网络电路方程，引入分别归算于Im1和Im2的等效电压U1和U2，则振子1和2的总辐射功率可表示为 （1―6―7） 第1章 天线基础知识 其中： Z11、Z22分别为归算于波腹电流Im1、Im2的自阻抗； Z12为归算于Im1、Im2的振子2对振子1的互阻抗； Z21为归算于Im2、Im1的振子1对振子2的互阻抗。 回路方程可写为 （1―6―8） 第1章 天线基础知识 （1―6―9） 可以由电磁场的基本原理证明互易性：Z12=Z21。 第1章 天线基础知识 当a/l=0.0001时， 半波振子的自阻抗为 73.1+j42.5Ω。 振子1和振子2的辐射阻抗为 （1―6―10） 第1章 天线基础知识 （1―6―11） 选定振子1的波腹电流为归算电流，则 （1―6―12） 如果计算二元振子阵的总辐射阻抗，依据 二元阵总辐射功率等于两振子辐射功率之和， 即 第1章 天线基础知识 （1―6―13） 如果同样以振子1的波腹电流Im1为归算电流来计算二元阵的方向函数，根据式（1―2―23），则二元阵的最大方向系数为 （1―6―14） 于是，以振子1的波腹电流为归算电流的 二元阵的总辐射阻抗可表述为 第1章 天线基础知识 图 1―6―4 Im2=Im1ejπ/2 【例1―6―1】 计算如图1―6―4所示的齐平行二元半波振子阵的方向系数(a/l=0.0001)。 第1章 天线基础知识 解 此二元阵属于等幅二元阵，该阵在平行于阵轴线的左端方向，振子 2相对于振子 1的总相位差为0。因此，该方向为最大辐射方向，fmax(1)=2。 第1章 天线基础知识 以振子 1的波腹电流为归算电流，该二元阵的总 辐射阻抗为 若考虑到Z11=Z22，Z12=Z21 则化简为 因此 代入， 第1章 天线基础知识 并将 第1章 天线基础知识 该二元阵在平行于阵轴线左端的方向系数，也就是最大方向系数为 镜像法：用镜像电流代替理想导电平面上的感应 电流，使真实电流和镜像电流的合成场 满足边界条件。 天线电场 地面或金属导体 （感应电流） 二次辐射场 空间总场＝天线辐射场＋二次辐射场 理想导电平面边界条件：切向电场处处为零。 1.7 无限大理想导电反射面对天线电性能的影响 第1章 天线基础知识 图1―7―1 电流元的镜像 负镜像 正镜像 负镜像 倾斜 电流元 垂直 电流元 水平 电流元 第1章 天线基础知识 图1―7―2 线天线的镜像 (a)驻波单导线； (b)对称振子 水平线天线的镜像一定为负镜像；垂直对称线天线的镜像为正镜像。垂直架设的驻波单导线，其镜像的正负视单导线的长度 l 而定。 第1章 天线基础知识 1.7.2 无限大理想导电反射面对天线电性能的影响 影响 方向性 阻抗特性 用等幅同相或等幅反向二元阵来处理。 第1章 天线基础知识 分析方法： 阻抗发生变化 最大辐射仰角改变 (1―7―1) 图1―7―3 理想导电平面上天线的坐标图 　　如图所示的坐标系统，以实际天线的电流 I 为参考电流，当天线的架高为H 时，镜像天线相对于实际天线之间的波程差为 -2kHsinΔ， 于是由实际天线与镜像天线构成的二元阵的阵因子为 正镜像时：Fa(Δ)=cos(kHsinΔ) 负镜像时：Fa(Δ)=sin(kHsinΔ) 第1章 天线基础知识 图1―7―4 镜像时的阵因子随天线架高的变化 (a)正镜像；(b)负镜像 （a） （b） 第1章 天线基础知识 * * 上次课内容回顾 1．4　对称振子 1．5　天线阵的方向性 对称振子的辐射场 方向图乘积定理 应用实例 对称振子的输入阻抗 第1章 天线基础知识 本次课主要内容 1．5　均匀直线阵