天线3-5_点源阵.pdf

2013.2.10 主要内容  电磁波谱与天线家族 点源天线  点源辐射器  功率波瓣图  各向同性源  辐射强度 点源阵 电磁波谱与天线家族 电磁波谱 人类正在观测研究和利用的电磁波，其频率低至千分 之几赫 （地磁脉动），高达1030Hz量级 （宇宙射线）， 11 -20 相应的波长从10 m短至10 m 以下。按序排列的频率 分布称为频谱 （或波谱），在整个电磁波谱中，无线 电波又被划分为许多频段 （Radio Frequency Band ）。 无线电波频段的划分 从电波传播特性出发，并考虑到系统技 术问题，频段的典型应用如下： (1)超低频：典型应用为地质结构探测，电离层与磁 层研究，对潜通信，地震电磁辐射前兆检测。超低 频由于波长太长，因而辐射系统庞大且效率低，人 为系统难以建立，主要由太阳风与磁层相互作用、 雷电及地震活动所激发。近来在频段高端已有人为 发射系统用于对潜艇发射简单指令和地震活动中深 地层特性变化的检测。 (2)极低频：典型应用为对潜通信，地下通信，极 稳定的全球通信，地下遥感，电离层与磁层研究。 由于频率低，因而信息容量小，信息速率低 （约 1bit/s ）。该频段中，垂直极化的天线系统不易建 立，并且受雷电干扰强。 (3)甚低频：典型应用为Omega(美) 、α （俄）超远 程及水下相位差导航系统，全球电报通信及对潜指 挥通信，时间频率标准传递，地质探测。该波段难 于实现电尺寸高的垂直极化天线和定向天线，传输 数据率低，雷电干扰也比较强。 (4)低频：典型应用为LoranC （美）及我国长河二号 远程脉冲相位差导航系统，时间频率标准传递，远 程通信广播。该频段不易实现定向天线。 (5) 中频：用于广播、通信、导航 （机场着陆系统）。 采用多元天线可实现较好的方向性，但是天线结构 庞大。 (6)高频：用于远距离通信广播，超视距天波及地波 雷达，超视距地-空通信。 (7)米波：用于语音广播，移动 （包括卫星移动）通 信，接力 （~50km跳距）通信，航空导航信标，以 及容易实现具有较高增益系数的天线系统。 (8)分米波：用于电视广播，飞机导航、着陆，警 戒雷达，卫星导航，卫星跟踪、数传及指令网，蜂 窝无线电通信。 (9) 厘米波：用于多路语音与电视信道，雷达，卫 星遥感，固定及移动卫星信道。 (10)毫米波：用于短路径通信，雷达，卫星遥感。 此波段及以上波段的系统设备和技术有待进一步发 展。 (11)亚毫米波：用于短路径通信。 天线类型 基本类型 环形、偶极子和缝隙 张开的同轴线、双线与波导 反射镜与口径类型 端射与宽频带类型 镶板式、缝隙与栅格阵列 1.环形、偶极子与缝隙天线 以上三种天线特性： 小环与短偶极子（环轴平行于偶极子）具有相同的场 波瓣图，而E与H互换 缝隙与偶极子也具有相同的场波瓣图，而E与H互换 定向性相同 偶极天线与缝隙天线的互补 从导电屏上切割一条偶极子而留下一缝隙，称该偶极 子与缝隙的结构互补。则两者的场波瓣图相同而E与H 互换。进一步偶极子的馈端阻抗Z 与缝隙的馈端阻抗 d Z 及自由空间波阻抗Z （＝377Ω）之间的关系为 （源 s 0 于光学中babinet原理） 2 Z Z Z 0 d s