第6章天线辐射与接收理论课件.ppt

5. 频带宽度 天线的电参数都与频率有关, 也就是说, 上述电参数都是针对某一工作频率设计的。当工作频率偏离设计频率时, 往往要引起天线参数的变化, 例如主瓣宽度增大、旁瓣电平增高、增益系数降低、输入阻抗和极化特性变坏等。 当工作频率变化时, 天线的有关电参数不应超出规定的范围，这一频率范围称为频带宽度, 简称为天线的带宽。  6. 输入阻抗 要使天线效率高, 就必须使天线与馈线良好匹配, 也就是要使天线的输入阻抗等于传输线的特性阻抗, 这样才能使天线获得最大功率。  2. 有效接收面积  有效接收面积是衡量一个天线接收无线电波能力的重要指标。它的定义为: 当天线以最大接收方向对准来波方向进行接收时, 接收天线传送到匹配负载的平均功率为PLmax, 并假定此功率是由一块与来波方向相垂直的面积所截获, 则这个面积就称为接收天线的有效接收面积, 记为Ae。 6.4 接收天线理论 1. 天线收发互易性 接收天线的方向性和该天线用作发射天线时的方向性完全相同，称为天线方向性的互易原理。 可见, 如果已知天线的方向系数, 就可知道天线的有效接收面积。  例如,电基本振子的方向系数为D=1.5, Ae=0.12λ2。如果考虑天线的效率, 则有效接收面积为 3. 接收天线的方向性 对接收天线的方向性有以下要求:  ① 主瓣宽度尽可能窄, 以抑制干扰。但如果信号与干扰来自同一方向, 即使主瓣很窄,也不能抑制干扰; 另一方面, 当来波方向易于变化时, 主瓣太窄则难以保证稳定的接收。 因此, 如何选择主瓣宽度, 应根据具体情况而定。 ② 旁瓣电平尽可能低。如果干扰方向恰与旁瓣最大方向相同, 则接收噪声功率就会较高, 也就是干扰较大; 对雷达天线而言, 如果旁瓣较大, 则由主瓣所看到的目标与旁瓣所看到的目标会在显示器上相混淆, 造成目标的失落。因此, 在任何情况下, 都希望旁瓣电平尽可能的低。 ③ 天线方向图中最好能有一个或多个可控制的零点, 以便将零点对准干扰方向,而且当干扰方向变化时, 零点方向也随之改变, 这也称为零点自动形成技术。 第6章 天线辐射与接收的基本理论 第6章 天线辐射与接收的基本理论 6.1 概论 6.2 基本振子的辐射 6.3 天线的电参数 6.4 接收天线理论 第6章天线辐射与接收的基本理论 第6章 天线辐射与接收的基本理论 6.1 概论 通信的目的是传递信息, 根据传递信息的途径不同, 可将通信系统大致分为两大类: 一类是在相互联系的网络中用各种传输线来传递信息, 即所谓的有线通信, 如电话、计算机局域网等有线通信系统; 另一类是依靠电磁辐射通过无线电波来传递信息, 即所谓的无线通信, 如电视、 广播、 雷达、 导航、卫星等无线通信系统。 1. 天线的定义 天线的基本功能是辐射和接收无线电波 发射时，把高频电流转换为电磁波； 接收时，把电滋波转换为高频电流。 不同的无线电设备对天线的要求不同。 天线应具有如下基本功能： ① 天线应能将导波能量尽可能多地转变为电磁波能量。 这首先要求天线是一个良好的电磁开放系统, 其次要求天线与发射机或接收机匹配。 ② 天线应使电磁波尽可能集中于确定的方向上, 或对确定方向的来波最大限度的接收, 即天线具有方向性。  ③ 天线应能发射或接收规定极化的电磁波, 即天线有适当的极化。  ④ 天线应有足够的工作频带。  2. 天线的分类 按频率不同分长波、中波、短波、超短波和微波天线。 按用途不同分发射和接收天线。 按场合不同分通讯、广播、雷达、导航天线。 按性能不同分窄带、宽带和超宽带天线，全向和定向天线（低副瓣、超低副瓣和极低副瓣天线），以及移动和固定天线。 按结构不同分线天线和面天线。 按发展阶段分传统天线和现代天线（自适应天线、智能天线和软件天线）。 研究天线问题, 实质上是研究天线在空间所产生的电磁场分布。空间任一点的电磁场都满足麦克斯韦方程和边界条件, 因此, 求解天线问题实质上是求解电磁场方程并满足边界条件, 但这往往十分繁杂, 有时甚至是十分困难的。 在实际问题中, 往往将条件理想化, 进行一些近似处理, 从而得到近似结果, 这是天线工程中最常用的方法； 在某些情况下, 如果需要较精确的解, 可借助电磁场理论的数值计算方法来进行。  6.2 基本振子的辐射 1. 电基本振子 电基本振子是一段长度l远小于波长, 线上各点电流