八、天线基础课件.ppt

半波天线的辐射功率为 故得半波天线的辐射电阻为 半波天线的方向性系数为 * 用分贝表示则为 8.6 天线阵 天线阵是将若干个天线按一定规律排列组成的天线系统。利用这种天线系统可以获得所期望的辐射特性，诸如更高的增益、需要的方向性图等。组成天线阵的独立单元称为阵元，排列的方式有直线阵、平面阵等.。 天线阵的辐射特性取决于阵元的型式、数目、排列方式、间距以及各阵元上的电流振幅和相位等。 方向图相乘原理 最简单的天线阵是由两个相距较近、取向一致的阵元组成的二元阵。图8.6.1表示两个沿z轴取向、沿x轴排列的对称天线构成的二元阵，间距为d。设阵元1的激励电流为I1,阵元2的激励电流为 * 式中的m是两阵元激励电流的振幅比， 是两阵元激励电流的相位差。 天线2 天线1 X y Z d 图8.6.1 二元阵 * 观察点P的合成电场为 取其模 式中 * 称为阵因子，它仅与各阵元的排列、激励电流的振幅和相位有关，而与阵元无关。 称为元因子，它只与阵元本身的结构和取向有关。 8.6.2 均匀直线阵 均匀直线阵是指天线阵的各阵元结构相同，并以相同的取向和相等的间距排列成直线，各个阵元的激励电流振幅相等，相位则沿阵的轴线以相同的比例递增或递减的天线阵，如图8.6.2所示。 d d d 1 2 3 N x z // 图8.6.2 均匀直线阵 * N个阵元沿x轴排列，两相邻阵元的间距为d，激励电流相位差为 。图中的 为电波射线与阵轴线之间的夹角。类似于二元阵的分析，相邻两阵元辐射场的相位差为 以阵元1为参考，则阵元2的辐射场的相位差为 ，阵元3的辐射场的相位差为2 ，依此类推，天线阵的辐射场为 (8.6.8) * 5、反射器天线 6、透镜天线 * 8.1.2 辐射机理 取一导线，很薄，则电流又可以表示成 则电流公式可写为 假如导线的长度为l,则 * 这个公式简单地说明要产生辐射就必须有一个时变的电流或者具有加速度的电荷。我们经常谈到的电流是在时谐状态下的，而电荷往往是讨论其瞬间的情况。为了使电荷产生加速度，必须使导线弯曲或者使其成V形，还可将其表面制成非连续型或使其具有终端。当在时谐条件下振荡时，电荷就会产生周期性的加速度，或者产生时变电流。时域，可以得到如下结论： * 1.假如没有电荷运动，就不可能产生电流，也不会有辐射。 2.?假如电荷在导线内作匀速运动： a.如果导线是笔直无限长的，就不会有辐射。 b.如果导线被弯曲或制成V形，使其具有终点或将其截断，以及将其表面制成非连续型都将产生辐射。 3.假如电荷在瞬时状态下振动，即便导线是笔直的也将产生辐射。 * 8.2 电偶极子的辐射 在几何长度远小于波长的线元上载有等幅同相的电流，这就是电偶极子。关于电偶极子产生的电磁场的分析计算，是线形天线工程计算的基础。 设线元上的电流随时间作正弦变化，表示为 如图8.2.1所示，电偶极子沿z轴放置，中心在坐标原点。元的长度为l、横截面积为 ，故有 则 用 替换，载流线元在点P产生的矢量位为 * 电偶极子 考虑到lr，故式（8.2.1）可近似为 I P z r 图8.2.1电偶极子 * 它在球坐标系中的三个坐标分量为 点p的磁场强度 电场强度为 * 8.2.1 电偶极子的近区场 (1) 的区域称为近区，在此区域中 且 得 * 由式（8.2.6）和（8.2.7）计算近区场的 平均功率流密度矢量 此结果表明电偶极子的近区场没有电磁功率向外输出。应该指出，这是忽略了场表示式中的次要因素所导致的结果，而并非近区场真的没有净功率向外输出。 (2) 的区域称为远区，在此区域中 整理得 * 8.2.2 电偶极子的远区场 Kr》1的区域称为远区。 则有此特点： * 8.3 磁偶极子的辐射 磁偶极子又称磁流元，其实际模型是一个小电流圆环，它的周长远小于波长，且环上载有的时谐电流处处等福同相，表示为 8.3.1 小电流环及其等效磁矩 * 磁荷为： 磁极间的假象电荷为 根据电磁对偶原理，自由空间的磁偶极子与自由空间的电偶极子取如下的对偶关系： * 8.4 天线的基本参数 通常是以发射天线来定义天线的基本参数的，这些参