第二章 天线特性参数.ppt

第二章 天线的特性参数 天线特性参数 第一节 天线的辐射功率和辐射电阻 辐射功率： 在单位时间内通过球面向外辐射的电磁能量的平均值。 2. 辐射电阻： 将辐射功率视为一个电阻所消耗的功率，并使流过电阻的电流等于天线上的电流振幅，则该电阻就称为天线的辐射电阻。 第二节 天线的方向性 天线的辐射场强与方向有关的特性，称为天线的方向性。 赤道面：与天线轴垂直并经过天线中心 的平面。 子午面：包含天线轴的平面。 第三节 天线的方向性系数 定义： 天线辐射功率一定，在任意方向 辐射功率密度与相等的辐射功率均匀辐射时的平均功率密度之比。 第四节 天线的增益 定义： 在任意方向 , 辐射功率密度与将相等的输入功率均匀辐射时的平均功率密度之比，即天线增益为： * 机械特性参数：形状，尺寸，材料，可靠性等 电特性参数 一次参数：方向性图，输入阻抗，效率 二次参数：方向性系数，增益，波瓣宽度， 前后比，极化特性等 例：求电偶极子的辐射功率？ z x y r ? ? I ?通过小面积ds的功率为 将 代入，得： 在自由空间，电偶极子的辐射功率为： 根据定义， 称为辐射电阻 例：求电偶极子的辐射电阻？ 电偶极子的辐射功率为： 在自由空间中， 以电偶极子为例： 一、天线的方向性函数和方向性图 用于表示天线方向性特性的函数： 电偶极子的方向性函数 电偶极子的方向性图 1）电偶极子在赤道面内的方向性函数和方向性图： 2）电偶极子在子午面内的方向性函数和方向性图： 二、天线的归一化方向性函数和归一化方向性图 归一化方向性函数： 天线辐射场与最大方向上的场强值之比。 —— 反映了天线在不同方向的场分布。 归一化方向性图： 表示归一化方向性函数的空间立体图形。 通常用两个互相垂直的平面上（子午面和赤道面/E面和H面）的平面图来表示。 CDMA天线 CDMA垂直极化定向天线 三、方向性图的主瓣宽度和旁瓣电平 主瓣宽度： 主瓣电平的最大值降到该值的0.707倍（即 -3dB）时，两个方向之间的张角宽度。 在方向性图中，一般有两个或更多个波瓣。在这些波瓣中，最大辐射方向所在波瓣称为主瓣，其余波瓣称为旁瓣。 －3dB点 峰值 －3dB点 旁瓣电平：相对主瓣最大值的比值。 3. 前后抑制比： 方向图中，前后瓣最大值之比称为前后比，记为 F / B 。 前后比越大，天线的后向辐射（或接收）越小。 前后比F / B 的计算： F / B = 10 Lg {（前向功率密度） /（ 后向功率密度）} 2. 物理意义： 由于天线有方向性，使某方向的辐射功率密度比均匀辐射时增加的倍数D。实际上，D反映了天线集中辐射能量的特性。 3. 方向性系数的求法： 1）已知归一化方向性函数求D 先求全向天线(点源)均匀辐射时的平均辐射功率密度: 点源通过球面无穷小单位面积的功率为： 在任意方向 通常方向性系数指的是天线最大辐射方向上的方向性系数，此时， 2）已知天线的辐射电阻和最大辐射方向的方向性函数，求D 当天线位于自由空间时， ； 在最大辐射方向上， 大多数简单常规天线的最大场强值 又 例：求电偶极子的方向性系数？ 解： 2. 物理意义： 为了在观察点有相等的辐射功率密度，方向性天线的输入功率应小于均匀辐射天线输入功率的G倍。 dBi：表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源； dBd：表示以半波对称振子为比较对象。 3. 增益的单位： 4. 近似计算方法： 1）若已知天线在E面和H面的方向性图，则 在E面和H面上，以度为单位的波瓣宽度。 2）天线主瓣宽度越窄，增益越高。对于一般天线，可用下式估算其增益： 3）对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益： 式中， D 为抛物面直径； λ0 为中心工作波长。 4）对于直立全向天线，可用下式近似计算其增益： 式中， l 为天线长度； λ0 为中心工作波长。 定义： 天线辐射功率与输入有功功率的比值，称为天线的效率?。 第五节 天线的效率 *