《微波技术与天线》第8章报告.ppt

8.2 阵列天线 螺旋天线是用导电性良好的金属做成的螺旋形导线天线,常用同轴线激励,同轴线外导体张开为反射屏。螺旋天线可工作于多种模式,但在超高频波段,最为常用的是轴向辐射的工作模式,讨论螺旋天线为辐射场时,不能只讨论Eθ分量了,这是因为波源分布在立体的螺旋线上,它的辐射场既有Eθ分量还有Eφ分量(Er分量可忽略)。 菱形天线是现代短波通信中使用最广,最主要的定向天线。它是由一个水平菱形导线悬挂在四根支柱上形成的。在菱形的一个锐角上接入电源,另一个锐角接入与菱形特性阻抗相等的电阻,这便构成了行波天线。其最大辐射方向在通过菱形两锐角顶点的垂直平面内。 引向反射天线又称为波渠天线,它是由一根有源振子和几根无源振子组成的。其中1为支撑杆,2为反射器,3为有源振子,4为馈线,5为三元引向器。它的优点是结构简单,馈电方便,体积不大且便于转动等,缺点是调整和匹配困难,频带较窄。 微波波长短,经常采用根据反射、折射和绕射原理所构成的口径面天线,如喇叭天线、透镜天线和反射面天线。 微带天线是20世纪70年代初期研究成功的一种新型天线。它是由一个薄的介质片(厚度kλ)上用金属沉积法沉积成矩形,圆形或其他几何形状的辐射元,而背面贴以金属薄层作接地板而构成的,图中给出了常用的矩形和圆形的微带线的结构示意图。 8.3 直立振子天线与水平振子天线 1. 直立振子天线 垂直于地面或导电平面架设的天线称为直立振子天线, 它广泛地应用于长、中、短波及超短波波段。 2. 水平振子天线 水平振子天线经常应用于短波通信、 电视或其它无线电系统中, 这主要是因为: ① 水平振子天线架设和馈电方便; ② 地面电导率的变化对水平振子天线的影响较直立天线小; ③ 工业干扰大多是垂直极化波, 因此用水平振子天线可减小 干扰对接收的影响 水平振子天线结构 引向天线又称八木天线, 由一个有源振子及若干个无源振子组成。在无源振子中较长的一个为反射器, 其余均为引向器, 它广泛地应用于米波、分米波波段的通信、雷达、电视及其它无线电系统中。 引向天线 移动通信基站天线 移动通信是指通信双方至少有一方在移动中进行信息传输和交换。 其通信的运行环境十分复杂, 多径效应、衰落现象及传输损耗等都比较严重; 而且移动通信的用户由于受使用条件的限制, 只能使用结构简单、小型轻便的天线。 ① 为尽可能避免地形、地物的遮挡,天线应架设在很高的地 方,这就要求天线有足够的机械强度和稳定性; ② 为使用户在移动状态下使用方便, 天线应采用垂直极化; ③ 根据组网方式的不同, 如果是顶点激励, 采用扇形天线; 如果是中心激励, 采用全向天线; ④ 为了节省发射机功率, 天线增益应尽可能的高; ⑤ 为了提高天线的效率及带宽, 天线与馈线应良好地匹配。 螺旋天线 引向反射天线 天线阵由两个沿x轴排列且平行于z轴放置的半波振子所组成, 二元阵的电场强度模值: 令φ=0, 即得二元阵的E面方向图函数: 令θ=π/2，得到二元阵的H面方向图函数: 二元阵的E面和H面的方向图函数与单个半波振子是不同的, 特别在H面, 由于单个半波振子无方向性, 天线阵H面方向函数完全取决于阵因子。 ［例 ］画出两个沿x方向排列间距为λ/2且平行于z轴放 置的振子天线在等幅同相激励时的H面方向图。 解: 由题意知, d=λ/2, ζ=0, 将其代入式（8 -2 -11）,H面 方向图得到二元阵的H面方向图函数为 最大辐射方向在垂直于天线阵轴（即φ=±π/2）方向。最大辐射方向在垂直于阵轴方向的天线阵称为边射式直线阵。这是由于在垂直于天线阵轴（即φ=±π/2）方向, 两个振子的电场正好同相相加, 而在φ=0和φ=π方向上, 由天线元的间距所引入的波程差为λ/2,相应的相位差为180°, 致使两个振子的电场相互抵消, 因而在φ=0和φ=π方向上辐射场为零。 结论： 解: 由题意知, d=λ/2, ζ=π, 将其代入式（8 - 2 - 11）, 得到 二元阵的H面方向图函数为 ［例］画出两个沿x方向排列间距为λ/2 且平行于z轴放置的 振子天线在等幅反相激励时的H面方向图。 等幅反相二元阵(端射阵) ［例］画出两个平行于z轴放置且沿x方向排列的半波振子, 在d=λ/4、ζ=-π/2时的H面和E面方向图。 解: 将d=λ/4、ζ=-π/2 代入式（8-2-11），得到H面方向图函数为 将d=λ/4、ζ=π/2