無(wú)線系統(tǒng)中天線特性分析軟件的編制畢業(yè)論文-文庫(kù)吧
2025-06-09 06:10 本頁(yè)面
【正文】 一定范圍內(nèi)的方向性掃描，此種情況稱為相控陣天線，相位掃描直線陣的歸一化陣因子為： ?。?）其中，表示最大輻射方向。相位掃描直線陣不出現(xiàn)柵瓣的條件是。下圖給出了陣元間距，波束最大指向的10元陣的二維方向圖。圖2 ，時(shí)均勻直線陣二維方向圖干擾多數(shù)情況從副瓣進(jìn)入，所以若設(shè)計(jì)超低副瓣天線，則可以大大抑制干擾，這是天線設(shè)計(jì)的中心任務(wù)之一。幅度加權(quán)是降低副瓣的基本方法，但是幅度加權(quán)在降低副瓣的同時(shí)將使主瓣加寬，從而降低定向增益。最佳加權(quán)函數(shù)定義為保證給定的副瓣電平條件下使主瓣加寬最小。第2章 天線參數(shù)的基礎(chǔ)知識(shí) 對(duì)稱振子對(duì)稱振子：又稱雙極天線，由兩段長(zhǎng)度為l的等長(zhǎng)的直導(dǎo)線構(gòu)成，在兩線間隙處由傳輸線進(jìn)行饋電。對(duì)稱振子可看作是由末端開路的平行雙線過渡而成的()，故可近似認(rèn)為對(duì)稱振子上的電流分布為純駐波分布。 對(duì)稱振子結(jié)構(gòu)圖 末端開路的傳輸線過渡成對(duì)稱振子 半波和全波對(duì)稱振子的全波分布電流分布的解析式為 ()IM ：對(duì)稱振子上的波腹電流振幅值。b 39。：對(duì)稱振子電流的相位常數(shù)，b 39?！謆 。 直角球坐標(biāo)系中的對(duì)稱振子將對(duì)稱振子劃分成無(wú)限多個(gè)元長(zhǎng)度，而每一個(gè)元長(zhǎng)度就可以看成是一個(gè)電流元I(z)dz。已知電流元的輻射場(chǎng)為 ()在對(duì)稱振子的左臂z1點(diǎn)處和右臂z2點(diǎn)處各選定一個(gè)電流元 (z10) (z20)r1 = r－z1cosqr2 = r－z2cosq ()注：由于觀察點(diǎn)遠(yuǎn)離對(duì)稱振子，故可以近似認(rèn)為 q1 = q2 = q 。在觀察點(diǎn)P(r,q ,j)處的輻射場(chǎng)的復(fù)振幅 ()注：上式中近似認(rèn)為分母中的 r1= r2 = r，但在指數(shù)中不能這樣處理。 因?yàn)楦麟娏髟椛鋱?chǎng)均為方向,故矢量場(chǎng)疊加可變成代數(shù)相加或積分()整個(gè)對(duì)稱振子的輻射場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度矢量為 ()與電流元一樣，對(duì)稱振子仍應(yīng)滿足 () 對(duì)稱振子的輸入阻抗天線輸入端電壓與信號(hào)電流之比，稱為天線的輸入阻抗。輸入阻抗具有電阻分量Rin和電抗分量Xin。即Zin=Rin+Xin。電抗分量的存在會(huì)減少天線從饋線對(duì)信號(hào)功率的提取，因此，必須使電抗分量盡可能為零，也就是盡可能使天線的輸入阻抗為純電阻。事實(shí)上，即使是設(shè)計(jì) 調(diào)試很好的天線，其輸入阻抗中，總還有一個(gè)小的電抗分量值。因?yàn)榭梢园褜?duì)稱振子看成是由末端開路的有損耗平行雙線逐漸張開而形成的，所以可用等效傳輸線法來求對(duì)稱振子的輸入阻抗。已知有損耗開路平行雙線的等效阻抗為 ()上式中 a 和 b 分別為有損耗平行雙線的衰減常數(shù)和相位常數(shù)，而 () 對(duì)稱振子平均特性阻抗示意圖由于對(duì)稱振子不是均勻分布參數(shù)系統(tǒng)，因此不能用式()計(jì)算它的特性阻抗。如圖133所示，圖(a)中的平行雙線間距D是均勻的；而圖(b)中的對(duì)稱振子兩臂對(duì)稱點(diǎn)之間的距離2z是從0 ~ 2l之間連續(xù)變化的。我們可以用對(duì)稱振子的平均特性阻抗來代替平行雙線的特性阻抗，即 ()從上式可以看出，對(duì)稱振子越細(xì)、越長(zhǎng)其平均特性阻抗WA越大；反之，對(duì)稱振子越粗、越短其平均特性阻抗WA越小。實(shí)踐表明，有耗平行雙線的相位常數(shù)b 39。 ≈ 。b為自由空間電磁波的相位常數(shù)。可以證明，對(duì)稱振子的等效平均分布電阻可以用輻射電阻RS 來計(jì)算，即 ()于是，等效衰減常數(shù)為 ()于是可得： ()即： () 對(duì)稱振子的輸入阻抗輸入阻抗與天線的結(jié)構(gòu) 尺寸及工作波長(zhǎng)有關(guān)，半波對(duì)稱陣子是最重要的基本天線，其輸入阻抗為Zin=+（35）%時(shí)，就可以消除其中的電抗分量，使天線的輸入阻抗為純電阻，此時(shí)的輸入阻抗為Zin=731.，（標(biāo)陳75歐）。 耦合對(duì)稱振子的輻射阻抗: 天線陣中的對(duì)稱振子由于受鄰近對(duì)稱振子輻射場(chǎng)和感應(yīng)場(chǎng)的影響而使其上的電壓和電流發(fā)生變化，輻射復(fù)功率也隨之發(fā)生變化，這時(shí)對(duì)稱振子的特性與孤立時(shí)的不同，稱為耦合對(duì)稱振子。 耦合對(duì)稱振子2. 耦合對(duì)稱振子的阻抗方程和等效電壓方程，其基本參數(shù)如下:－振子1孤立存在時(shí)的波腹電流的復(fù)振幅；－相應(yīng)的輻射復(fù)功率，稱為自輻射復(fù)功率。－振子1受振子2影響所產(chǎn)生的額外的輻射復(fù)功率（假設(shè)振子1仍保持原來的波腹電流不變），稱為感應(yīng)輻射復(fù)功率。－振子2孤立存在時(shí)的波腹電流復(fù)振幅－相應(yīng)的自輻射復(fù)功率；－振子2受振子1影響所產(chǎn)生的額外的輻射復(fù)功率（假設(shè)振子2仍保持原來的波腹電流不變），稱為感應(yīng)輻射復(fù)功率。振子1和振子2總的輻射復(fù)功率分別為 () 設(shè) () (242)把式()和式()相比較，就能得到耦合對(duì)稱振子的阻抗方程式 () 設(shè)耦合對(duì)稱振子的等效電壓滿足以下關(guān)系： ()式中等效電壓只是由兩個(gè)振子各自的電流和輻射復(fù)功率計(jì)算出來的復(fù)數(shù)電壓，它們并不是對(duì)稱振子上某處的電壓。 ()把式(243)代入上式，可得 ()上式中，是振子2開路時(shí)，振子1不受其影響的等效電壓，是在振子2影響下振子1的附加電壓；是振子1開路時(shí)，振子2不受其影響的等效電壓，是在振子1影響下振子2的附加電壓。 顯然振子1的附加電壓應(yīng)與振子2的電流成正比；而振子2的附加電壓應(yīng)與振子1的電流成正比，即 ()上式中，Z12是在振子2影響下振子1的互輻射阻抗；而Z21是在振子1影響下振子2的互輻射阻抗。把式()代入式()，可得 ()這就是耦合對(duì)稱振子的等效電壓方程式。，即式()。從式()中解出兩個(gè)振子的輻射阻抗，然后再代入式()；或者從式()中解出感應(yīng)輻射阻抗，然后再把它代入式()都可以得到下面的輻射阻抗方程式。 等效電壓方程式的等效電路 () 3. 互輻射阻抗的求法耦合對(duì)稱振子互輻射阻抗的求解方法通常采用感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)法，該法較為復(fù)雜，實(shí)際中可直接查相應(yīng)的表格曲線。利用感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)法可求得互電阻和互電抗的計(jì)算公式 ()(l1 = l2 = l = )互電阻和互電抗隨距離的變化的曲線。圖中s是耦合對(duì)稱振子相對(duì)的兩個(gè)端點(diǎn)之間的距離。從圖中可以看出，隨距離s增大，互電阻R12和互電抗X12的變化幅度逐漸減小。(l1= l2 = l = )互電阻和互電抗隨間距d1的變化曲線。與共軸線排列的耦合對(duì)稱振子相似，隨距離d1增大齊平排列的耦合對(duì)稱振子互電阻和互電抗的變化幅度也是逐漸減小。 齊平排列耦合半波對(duì)稱振子的互電阻和互電抗曲線如果齊平排列的兩個(gè)對(duì)稱振子之間的距離逐漸縮小直到接觸到一起，就成了一個(gè)振子，這時(shí)可得對(duì)稱振子的自輻射阻抗為 ()對(duì)于半波對(duì)稱振子，其自輻射阻抗為Z11 = R11 ＋ jX11 = + (W) 天線方向性系數(shù)與增益系數(shù)方向性系數(shù)是表征天線輻射電磁波能量集中程度的參數(shù)，它與天線的方向特性和阻抗特性都有關(guān)系。方向性系數(shù)是用來表示天線某一個(gè)方向集中輻射電磁波程度（即方向性圖的尖銳程度）的一個(gè)參數(shù)。為了確定定向天線的方向性系數(shù)，通常以理想的非定向天線作為比較的標(biāo)準(zhǔn)。任一定向天線的方向性系數(shù)是指在接收點(diǎn)產(chǎn)生相等電場(chǎng)強(qiáng)度的條件下，非定向天線的總輻射功率對(duì)該定向天線的總輻射功率之比。按照上面的定義，由于定向天線在各個(gè)方向上的輻射強(qiáng)度不等，故天線的方向性系數(shù)也隨著觀察點(diǎn)的位置而不同，在輻射電場(chǎng)最大的方向，方向性系數(shù)也最大。通常如果不特別指出，就以最大輻射方向的方向性系數(shù)作為定向天線的方向性系數(shù)。 定義1．最大輻射強(qiáng)度與平均輻射強(qiáng)度之比。定
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