A 第7.4章 天线.ppt

§7.4 对称振子 对称振子的电流分布 对称振子的方向图 分析对称振子天线的方向图（E面）可以看出： 天线形成不同方向性的主要因素为： 辐射电阻： （归于波腹电流Im的辐射电阻） 辐射阻抗 方向系数 §7.5 天线阵列与方向图乘积定理 由于两阵元有： M点的合成场强为 方向图乘积定理： 2.均匀直线阵 由叠加定理： 边射阵 端射阵 相控阵 几种线阵的阵因子 例：四个无方向性点源排列如图，阵子的间距为 ，求天线阵的方向性（XOY，XOZ平面的方向图）。 则其阵因子为： 如果阵元为电基本振子 * * 对称振子：是由两根大小相同的导线功金属棒组成 对于开路线：电流分布 I 1.电流分布应为连续（除馈电点外，连续），振子终端应为电流节点。 2.由于开路，电流形成驻波分布，应为正弦状态，每个周期的长度为一个波长。 3.电流分布对称。 4.振子两臂上相对应点的电流方向为同向。 故对称振子的电流分布应有： l =1l, 2l =2l l =0.05l， 2l =0.1l 电小天线 l =0.25l，2l =0.5l 半波振子 l =0.5l， 2l =1l 全波振子 l =0.6l，2l =1.2l 0.1l的对称振子 的方向图 对称振子的方向图随它的电长度而变化，或对于一固定长度的天线，其方向图随频率的改变而不同。 0.5l的对称振子 的方向图 l =0.25l 1l的对称振子 的方向图 l =0.5l 1.25l的对称振子 的方向图 l =0.625l 1.5l的对称振子 的方向图 l =0.75l 2l的对称振子 的方向图 l =1l ①?l 0.5l 时，随着振子长度的增加，其方向图波瓣在变尖锐，其最大辐射方向在q =90o的方向上，无副瓣； ②当l 0.5l 时，开始出现副瓣， 但最大辐射方向仍在q =90o的方向上； ③当l 0.625l 时，最大辐射方向将偏离q =90o的方向；（当l 0.5l ，出现反向电流，场为反向叠加）； ④当l =l时，天线上的反向电流与正向电流相同，故在q =90o上场将完全抵消，其总场为零，但在q =60o的方向上，由于场的行程差引起的相位差和电流的相位差互相抵消，从而形成场的最大值。 2l =0.1l 0. 5l 1l 1.25l 1.5l 2l 1） 基本元的方向性； 2） 天线上I的幅值和相位； 3） 由各基本元到远区观察点的射线间的行程差（或波差程差）。 上述因素是由天线的结构形式、尺寸以及馈电方式决定的。 对称振子的辐射电阻随的变化曲线如图； 半波对称振子 全波振子 对称振子 曲线 电小天线 半波对称振子： 曲线 半波振子天线： D =1.65 1．方向图乘积定理 二元阵列天线，其阵元的结构及尺寸相同。两元的距离为d，电流分别为I1和I2， 二元阵 这里m为两电流振幅比，b 为两电流的相位差。 对于距离天线很远的观察点M而言，阵元1和2到M点的射线相互平行，则： r1 r2 二元阵 对于阵元1在M点产生的场： 则阵元2在M点所产生的场为： 与电流成正比 式中 令 则上式可： 可得方向图乘积定理： 即由相似元所构成的天线阵列的方向性函数farry(a)等于各阵元单独存在时的方向性函数F(q )（元因子）和阵方向函数fa (a) （阵因子）的乘积。 阵因子 阵元为相似元； 阵元的方向性函数F(q ) ，其自变量不一定等于a ，如对称振子，其q为振子轴与射线之间的夹角， 而a为射线与阵轴的夹角；（q 不一定等于a ） 方向图乘积定理适用于多元阵； 如果F(q )=1 ，为理想点源，则farry(a)=fa (a) 应用方向图乘积定理时应注意： ① N个阵元排列在一直线上； ② 各元的电流幅度相等（I1=I2=…=In=I）； ③ 相邻元的间距相等（d）； ④?电流的相位依次递增（相邻元相位相差b ) N元均匀直线阵应满足： 由于阵元的结构一致，故其场的方向函数一致，场的振幅可用标量表示： 其阵因子是一等比级数： 式中 为总场强的相位因子，如以阵的中心点作为参考点，则此因子为零。 式中： 阵元之间的相位差 阵元的行程差 其幅值为： ∵当y =0时，阵元在M点所产生的场同相叠加，故场强最大。对上式取极限： 则均匀线阵的归一化方向函数为： 式中： N=2 N=3 N=4 N=5 N=10 N=20 y 若要求均匀直线阵在a =am方向产生最大辐射 Emax 由 相位差 距离的电长度 均匀线阵的归一化方向图 当阵的最大辐射方向