第6章10通信基本振子.ppt

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。 2、天线的作用（换能器件） 天线的影响： 3. 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）。 磁矢位和电标位 线性、 均匀各向同性的无耗媒质中， 时谐形式的麦克斯韦方程为 由于磁通密度B是无散场， 可用另一矢量A（磁矢位）的旋度来表示， 即 B=▽×A 因而有 线性均匀媒质时变场有源区域的位函数为： 问题：矢磁位的解是什么具体形式？ 6.2 基本振子的辐射 4. 研究基本电振子的意义 基本电振子也称为电偶极子，任何线天线都可看成由大量首尾相连的电偶极子所组成。 如果已知电偶极子的电磁场，则任何具有确定电流分布的线天线的电磁场即可计算（积分）。 对偶性原理与磁基本振子 1. 对偶原理 电荷、电流产生的场与磁荷、磁流产生的场之间具有对偶关系。 对偶量 对偶原理：利用对偶关系写出对偶量的场分布。 基本磁振子的物理模型 （1）用表面的切向磁场表示基本电振子的电流和辐射场。 电流 辐射场 6.3 天线的电参数 8、天线的功率容量 有效长度 的计算公式 6.4 接收天线理论 这就是说, 长度为2h、电流不均匀分布的短振子在最大辐射方向上的场强与长度为h、电流为均匀分布的振子在最大辐射方向上的场强相等, 如图 6 -10 所示。 由于输入点电流等于波腹点电流, 所以归于输入点电流的有效长度等于归于波腹点电流的有效长度， 但一般情况下是不相等的。  图 6 –10 天线的有效长度 三角形电流分布的面积为 h 因此有效长度为h l =0.25l，2l =0.5l 半波振子 如果天线为正弦线电流分布，且中间为波腹时 有效长度为 附:对称振子的有效长度 其中： 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 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。 有效长度与天线结构有关，也与实际的电流分布有关 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。 远场区可视为均匀平面波 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。接受天线多了有效接受面积，等效噪声温度等的指标 只有沿天线表面的电场切线分量才能激励起天线的表面电流 可能存在极化失配角 注意:接受天线首先要考虑与发射天线的极化匹配问题，对于线天线，当两者的极化存在失配角 时 ， 分解到入射平面的分量 其次，电场的切线分量激发的感应电流也是驻波分布，天线顶端为开路，必为电流的波节点，如果天线尺寸为 l =0.25l，2l =0.5l 半波振子 则有效长度为 感应电势表示为： E =E2heinF(θ)=Ei cosψheinF(θ) （6 - 4 - 6） 再其次，一定长度的接收天线激发的感应电流存在波程差 可见, 接收电动势E和天线发射状态下的有效长度成正比, 且具有与发射天线相同的方向性。如果假设发射天线的归一化方向函数为F(θi), 最大入射场强为| Ei |max, 则接收天线的接收电动势为 =|Ei|max·F(θi)cosψ·heinF(θi) 设在入射场的作用下, 接收天线上的电流分布为I(z), 并假设电流初相为零, 则接收天线从入射场中吸收的功率 由上述分析得整个天线吸收的功率为  （6 - 4 -1） 接收位置上只有能流密度矢量，接收功率应视为一定接收面积所获得 天线接收的功率可分为三部分， 即  P=PΣ+PL+Pl (6 - 4 - 8