微波技术与天线5.ppt

第六章 工程中常用的典型天线 3、抛物面天线的辐射特性 可以求得：旋转抛物面E面和H面方向函数均为 式中： 为馈源方向函数； 说明： 旋转抛物面天线主瓣宽度一般可用下式估算： 4、抛物面天线的最佳照射 影响抛物面性能的因素： 口径利用系数 馈源辐射截获效率 （1）口径利用系数 旋转抛物面天线方向系数： 在反射面确定时，馈源方向图越宽，其在口径面上形成口径场分布越均匀，口径利用因子越大。 第六章 工程中常用的典型天线 微波技术与天线 电子科技大学电子工程学院 * 6.5 引向天线(八木天线) 由一个有源振子，一个反射器和若干个引向器组成。 一、结构 优点：结构简单，架设方便且牢固，具有单一辐射特性 缺点：波段范围较窄 二、引向天线工作原理 八木天线本质是一个天线阵，通过对有源振子馈电，其余振子（反射器和引向器）靠与馈电振子之间的近场耦合产生感应电流形成激励，感应电流的大小取决于振子的长度及间距。 通过调整各振子的长度及间距，可改变各振子之间的电流分配比，从而达到控制天线方向性的目的。 三、无源振子的作用 以二元振子为例进行分析。 m为两振子电流的振幅比；ζ为两振子电流的相位差，二者均取决于振子的长度及其间距。 一般情况下，有源振子的长度为半波振子（考虑波长缩短效应，有源振子的长度为 ）。 不同无源振子，不同阵元间距时的方向图： 有源振子 无源振子 由图可知，当无源振子与有源振子的间距d＜0.25λ时： 工程上引向天线结构选择： 2、若无源振子的长度l2长于有源振子的长度l1，则二元引向天线的最大辐射方向偏向有源振子所在的方向，此时无源振子具有反射有源振子辐射场的作用——反射器。 1、若无源振子的长度l2短于有源振子的长度l1，则二元引向天线的最大辐射方向偏向无源振子所在方向，此时无源振子起引导有源振子辐射场的作用——引向器； 无源振子与有源振子的间距取d=(0.15~0.23)λ； 引向器长度取2l2=(0.42~0.46)λ； 引向器长度取2l2=(0.50~0.55)λ； 引向器数目一般不超过12。 主瓣宽度： 方向系数与增益： 三、引向天线特性参量 La是引向天线的总长度；Kl是比例常数。 某六元引向天线及其方向图 (a)引向天线示意图；(b)E面方向图； (c)H面方向图；(d)三维方向图 6.5 螺旋天线 一、结构 通常有金属接地板（或接地网栅），由同轴线馈电， 同轴线的内导体与螺旋线相接，外导体与接地板相连。 螺旋天线的参数： 螺旋直径d=2R； 每圈的长度L 螺距S； 螺距角α； 圈数N。 二、螺旋天线辐射特性 法向辐射模式 轴向辐射模式 圆锥辐射模式 螺旋天线辐射特性随螺旋尺寸不同而不同： 1）当L较小（L0.5λ）时，其辐射主向与螺旋轴线垂直，称为法向辐射模式； 2）当L=(0.8~1.3)λ时，天线的辐射主向沿螺旋轴线方向，称为轴向辐射模式； 3）当L1.3λ时，天线辐射主向与螺线轴线成斜射角度，称为圆锥辐射模式。 三、轴向模螺旋天线 当L=(0.8~1.3)λ时，天线上的电流近似呈行波分布，此时天线的辐射场呈圆极化, 其最大辐射方向沿轴线方向。 轴向最大辐射条件： 螺旋天线可等效为N个相似元（平面圆环）组成的天线阵。由端射天线阵辐射条件，要使得最大辐射方向沿轴向，要求相邻阵元沿轴向的辐射场总相位差为0，即： 波的空间传播相位常数 行波电流相移常数 故：满足端射条件的阵函数为： 螺旋天线的经验公式： 方向系数： 半功率波瓣宽度： 输入阻抗： 6.8 移动通信天线 移动通信基站天线要求： 有足够的机械强度和稳定性 采用垂直极化 增益应尽可能高 天线与馈线应良好地匹配 目前, 陆地移动通信使用的频段为150MHz(VHF)和450MHz、900MHz（UHF）、1800 MHz。 并馈共轴阵列 手持机用天线要求： 小巧和方便 水平面方向图全向，垂直面方向图应为主向沿地表 垂直极化 6.10 微带贴片天线 一、结构 由介质基片、接地板、辐射元组成 辐射元可为矩形、 圆和椭圆等形状 优点：尺寸小、重量轻、价格低，便于获得圆极化，易于实现双频段和双极化 缺点：一般工作频带窄 二、工作原理 以矩形微带天线为例分析其辐射原理。 介质基片 接地板 由微带传输线理论： 1、由于hλ，场沿h方向均匀分布； 2、近似认为场沿宽度w方向也没有变化； 3、场分布仅在长度方向有变化。 当l≈λ/2时： 在辐射元两端电场近似可视作幅度相等，水平分量相位相同、垂直分量相位相反。 故：微带天线的辐射可以等