A 第7.1章 天线.ppt

第七章 天线 相控阵天线 天线的作用： 天线的影响： §7.1 基本元的辐射 电基本振子的辐射 电场可由 近场区： 远场区(夫琅和费区) 远场区分析 对偶性原理与磁基本振子 §7.2天线的电参数 1.发射天线 1.1 方向图、主瓣宽度和旁瓣电平 1.2 方向系数 对于无方向性天线，它所产生的辐射功率密度为 1.3 输入阻抗和辐射电阻 2）输入阻抗： 1.4 效率 1.5 增益 1.6 极化 1.7 有效长度 1.8 工作频带宽度 1.9功率容量 2. 接收天线 有效接收面积（有效面积或实效面积） 3. 电基本振子的电参数 ②基本振子的方向系数 §7.3 电波传播 2. 无线电波的空间传播方式： ②?? 对流层电波传播：电波在低空大气—对流层中的传播 ③??电离层电波传播： ⑤??地-电离层波导传播: 3. 自由空间的电波传播 自由空间的基本传输损耗Lbf： 自由空间的传输损耗： 4. 传输媒质对电波传播的影响 衰落现象 5. 多径传输 双线模型合成功率可表示为(信号反相叠加)： 克服多径 发射天线的极化是指在在最大辐射方向上辐射电波的极化，其定义为在最大辐射方向上电场矢量端点运动的轨迹。 分类：线极化（水平极化或垂直极化） 圆极化（左旋圆极化天线或右旋圆极化天线） 椭圆极化（双极化--水平极化和垂直极化） 应用：线极化，传播接收应为同极化； 圆极化，可传播接收任意方向的线极化波； 发射 接收 电场极化 可以接收到场 则天线的辐射场强为 对于线天线，天线的有效长度是其上的电流分布与电基本振子相同，其上的电流同相且均匀分布，电流的大小等于实际天线的馈电点电流（或波腹电流）。并在同一距离的远区，实际天线在最大辐射方向的场强等于此天线在该方向产生的场强。 阻抗带宽：能满足天线阻抗要求（或归一化输入电流为0.707时）的频带宽度。如中心频率为f0，归一化输入电流为0.707时为 ，或输入功率为一半时，则称2Df 为3dB带宽，一般用其驻波比表示，如对于某短波天线，驻波比VSWR小于2的带宽为5M~10MHz的范围内。 方向性带宽：当主瓣归一化场强电平降到0.707时的带宽。 增益宽带： 倍频程：f2 /f1, (如两个倍频程，五个倍频程） 相对带宽： 2Df /f×100% 功率容量限制因素： 天线表面的电场； 介质材料的性质（天线周围的空气及天线绝缘子的介质强度）； 场强过大----空气电离----击穿 起始场强：约为30kV/cm 天线的接收原理：天线导体在外电场的作用下激励产生感应电动势并在天线回路中产生电流。 由互易定理分析可得：同一副天线在用作接收时和用作发射时，其各电参数相同。只是其含义不同。 天线的极化与来波的极化完全匹配以及其负载与天线阻抗共轭匹配条件下，天线在某方向所接收的功率Pre(q,j)与入射电磁波功率密度 p 之比称为天线在方向(q,j)上的有效面积， 当天线效率等于1，在最大接收方向上，称为天线的有效接收面积。 ①方向性函数： 其E面（j = 0o）面方向性函数： H面（q = 90o）方向性函数为： 其波瓣宽度： 无副瓣。 由场 电基本振子的方向系数： D =1 则其有效面积为 3．电基本振子辐射电阻 直射：在无界均匀线性媒质中，电波以直线方式传播。 菲涅尔区 d d 与传输波长成正比。 光为直线传播。 当电波传播的过程中有障碍物时，电波将产生反射、折射、绕射、和散射。 多 径 1. 无线电波的传播机制： 反射：当障碍物表面平滑、且远大于传播电波的波长时，电波会产生反射； 散射：当障碍物表面粗糙或障碍物远小于波长时，则会产生散射； 折射：当障碍物表面平滑、且当障碍物为非导体时，则会产生折射； 绕射：当障碍物可与波长相比时，则会产生绕射； 主要传播特点：传输损耗小，作用距离远；受电离层扰动影响小，传播情况稳定；有较强的穿透海水及土壤的能力；但大气噪声电平高，工作频带窄。 ①??地波：电磁波沿地球表面传播； a) 视距传播（距离10~50km，1~10GHz）， 主要特点：传播区域限于视线距离以内；频率越高受地形、地物的影响越大；微波衰落严重；大气吸收及雨衰减严重（1GHz） b)散射传播: 利用对流层中介质的不均匀性对电波的散射作用实现超视距传播(200MHz~5GHz，300~800km)； 特点: 传输损耗大，但单跳距离大；适用于无法建立微波中继站的区域，如海岛之间。 b)电离层散射传播