天线课件1-1234.ppt

第 1 章　线天线的基本理论 1.1　电流元的辐射场及方向特性 1.1.2　电流元辐射场的方向特性 2．电流元远区辐射场的方向特性 1.2　对称振子的辐射场及方向特性 1.2.2 自由空间中对称振子的辐射场 1.2.3 对称振子辐射场的方向性 1.3 天线的阻抗特性 2．对称振子辐射电阻随电长度的变化规律 1.3.3 对称振子的辐射阻抗和输入阻抗 1.4　发射天线的电气特性参数 1.4.3　有效长度 1.4.5　效率 以电流 I 做参照的天线的辐射电阻 天线的辐射功率 　　 电流元方向性函数为 电流元的辐射电阻 结论1：天线的辐射电阻R? 是一个假想的等效概念，其数值与参照电流有关，必须配套使用。 结论2：在参照电流一定的情况下，辐射电阻R? 越大，辐射功率就越大。故辐射电阻是反映天线辐射电磁波能力大小的一个参数。 　　对称振子以波腹电流 IM 做参照的方向性函数 辐射电阻表达式 以波腹电流 IM 做参照的辐射电阻的定积分式 　 上式只能通过数值积分来完成。 　利用计算机可得以对称振子波腹电流 IM 做参照的辐射电阻R? 与一臂电长度 (l / ?) 的关系曲线 。 （1）半波对称振子以波腹电流为参照的的辐射电阻 R? = 73.1 ? （2）全波对称振子以波腹电流 IM 做参照的辐射电阻 R? = 199 ? 结论： 原因分析：对称振子电长度增大时，参加辐射的电流元数目增多，辐射功率增大，故辐射电阻 R? 增大。 1、 (l/?) = 0 ~ 0.45 范围内，随对称振子的电长度 (l/?)增大，辐射电阻曲线也随之上升。 2、 (l/?)增大到0.45 时，辐射电阻 R? 达最大。 原因分析：对称振子上出现了反方向(即反相)电流，使辐射场削弱，辐射功率变小，从而导致辐射电阻 R?下降。 3、 一臂电长度 (l/?) 超过 0.45以后，辐射电阻 R? 开始下降。 4、在 (l / ?) = 0.7左右，辐射电阻R? 降到最低值。 5、当 (l/?) 超过 0.7 以后，对称振子的最大辐射方向偏离了原来的 ? = 90? 方向，方向性图中原来的主瓣变小成了副瓣，原来的副瓣变大成了主瓣，辐射功率重新增大，因此辐射电阻 R? 也重新增大。 馈电点：对称振子与传输线的连接点（z = 0 处）。 对称振子电流分布表达式 Iin = I(0) = IM sin(? l) 转换原则：以两种电流做参照的辐射电阻对应同一个辐射功率。 　前图中对称振子辐射电阻 R? 是以波腹电流 IM 做参照得到的，还可以转换成以馈电点电流做参照的辐射电阻。 令 z = 0 得对称振子的馈电点电流 Iin = I(0) = IM sin(? l) 注：电长度 (2l/?) 0.5 的对称振子上面没有波腹电流 IM，z = 0 处的馈电点电流 Iin 就是它上面纯驻波电流的最大值。故通常选用以馈电点电流 Iin 做参照的辐射电阻 R?in 。 1．对称振子的辐射阻抗的计算方法 波印亭矢量法：在包围天线的大球面上对波印亭矢量进行曲面积分，得到天线的辐射电阻。 感应电动势法：第2章 中讨论。 如果在天线与周围介质的分界面上对波印亭矢量进行曲面积分，不仅可以得到辐射电阻而且还可以得到辐射电抗。但积分困难。 　　 2．对称振子输入阻抗的计算方法 　　在分析对称振子辐射场时，把对称振子看成是末端开路的无耗平行双线末端打开而形成的。 　　其实在无耗平行双线末端打开的过程中发生了一些变化，使二者产生以下区别： (1)无耗平行双线是均匀分布参数系统，而对称振子是非均匀分布参数系统，其特性阻抗处处不同； 　　 2．对称振子输入阻抗的计算方法 (1) 无耗平行双线是均匀分布参数系统，而对称振子是非均匀分布参数系统； (2) 终端开路的无耗平行双线不辐射电磁波，无损耗； 等效传输线法：把对称振子看成是终端开路的非均匀有耗的平行双线，然后用传输线理论求解输入阻抗。 对称振子辐射电磁波，有损耗。 　　 有耗开路平行双线输入阻抗 ? ：衰减常数， ? ：相位常数， l：导线长度 d ：导线直径 D：导线间距。 Z0：不考虑损耗时的特性阻抗 措施1：用对称振子的平均特性阻抗 代替不考虑损耗时平行双线的特性阻抗Z0，即 1、对称振子越细、越长，其平均特性阻抗越大； 2、对称振子越粗、越短，其平均特