《对称振子天线BDADC》.ppt

第8章 线天线 8.2 阵列天线 8.3 直立振子天线与水平振子天线 8.4 引向天线与电视天线 8.5 移动通信基站天线 8.6 螺旋天线 8.7 行波天线 8.8 宽 频 带 天 线 8.9 缝隙天线 8.10 微带天线 8.11 智能天线 因此, 有 cosθm= 由上式可见, 当l/λ较大, 工作波长改变时, 最大辐射方向θm变化不大。  2. V形天线和菱形天线 用两根行波单导线可以组成V形天线。对于一定长度l/λ的行波单导线, 适当选择张角2θ, 可以在张角的平分线方向上获得最大辐射, 如图 8 - 50 所示。  由于l/λ较大时, 工作波长改变而最大辐射方向θm变化不大, 因此V形天线具有较好的方向图宽频带特性和阻抗宽频带特性。由于其结构及架设特别简单, 特别适应于短波移动式基站中。 图 8 - 50V形天线(l/λ=10, θ=15°) 目前, 另一种被广泛应用于短波通信和广播、超短波散射通信的行波天线是由四根行波单导线连接成菱形的天线。它可以看成是由两个V形天线在开口端相连而成, 其工作原理与V形天线相似。载有行波电流的四个臂长相等, 它们的辐射方向图完全相同, 如图 8 - 51 所示。适当选择菱形的边长和顶角2θ, 可在对角线方向获得最大辐射。 图 8 – 51 菱形天线及其平面方向图 在许多场合中, 要求天线有很宽的工作频率范围。 按工程上的习惯用法, 若天线的阻抗、方向图等电特性在一倍频程（fmax/fmin=2）或几倍频程范围内无明显变化, 就可称为宽频带天线; 若天线能在更大频程范围内（比如fmax/fmin≥10）工作, 而其阻抗、方向图等电特性基本上不变化时, 就称为非频变天线。  1. 非频变天线的条件 由前面的分析可知: 驻波天线的方向图和阻抗对天线电尺寸的变化十分敏感。 能否设计一种天线, 当工作频率变化时, 天线的尺寸也随之变化, 即保持电尺寸不变, 则天线能在很宽频带范围内保持相同的辐射特性, 这就是非频变特性。 事实上, 天线只要满足以下两个条件, 就可以实现非频变特性。  (1) 角度条件 天线的形状仅取决于角度, 而与其它尺寸无关， 即   r=r0eaφ (8 - 8 - 1) 换句话说, 当工作频率变化时, 天线的形状、 尺寸与波长之间的相对关系不变, 如图 8 - 52 所示。  (2) 终端效应弱 实际天线的尺寸总是有限的, 有限尺寸的结构不仅是角度的函数, 也是长度的函数。 因此,当天线为有限长时, 是否具有近似无限长时的特性, 是能否构成实际的非频变天线的关键。 图 8 – 52 平面等角螺旋天线 如果天线上电流衰减很快, 则决定天线辐射特性的主要是载有较大电流的那部分, 而其余部分作用较小, 若将其截去, 对天线的电性能影响不大, 这样有限长天线就具有近似无限长天线的电性能, 这种现象就称为终端效应弱。 终端效应强弱取决于天线的结构。  满足上述两条件, 即构成非频变天线。 非频变天线分为两大类: 等角螺旋天线和对数周期天线。  2. 平面等角螺旋天线 如图 8 - 53 所示是由两个对称臂组成的平面等角螺旋天线, 它可看成是一变形的传输线, 两个臂的四条边由下述关系确定: 图 8 – 53 平面等角螺旋天线 r=r0 e aφ, r=r0ea(φδ), r=r0ea(φπ), r=r0e a(φπδ) 在螺旋天线的始端由电压激励激起电流并沿两臂传输。 当电流传输到两臂之间近似等于半波长区域时, 便在此发生谐振, 并产生很强的辐射, 而在此区域之外, 电流和场很快衰减。 当增加或降低工作频率时, 天线上有效辐射区沿螺旋线向里或向外移动, 但有效辐射区的电尺寸不变, 使得方向图和阻抗特性与频率几乎无关。 实验证明: 臂上电流在流过约一个波长后迅速衰减到20dB以下, 因此其有效辐射区就是周长约为一个波长以内的部分。  平面等角螺旋天线的辐射场是圆极化的, 且双向辐射即在天线平面的两侧各有一个主波束, 如果将平面的双臂等角螺旋天线绕制在一个旋转的圆锥面上, 则可以实现锥顶方向的单向辐射, 且方向图仍然保持宽频带和圆极化特性。平面和圆锥等角螺旋天线的频率范围可以达到20倍频程或者更大。 式（8 - 8 -