《非頻變天線》ppt課件-全文預(yù)覽
【正文】 振子陣天線的饋電點(diǎn)選在最短振子處 。 作為整個(gè)天線系統(tǒng)的饋電線是同軸線 ， 而直接與各振子連接的則是 “ 集合線 ” 。它與 τ及 σ之間具有如下關(guān)系： 124 ta n212 a r c ta n4ndL???????????（ 4―4―6 a） （ 4―4―6 b） 這里利用了 ( 1 )2 ta n2nnLd ????第 4章 非頻變天線 的關(guān)系式，該式由 1/2( 1 ) ,ta n2nn n n n nLd R R R R???? ? ? ? ?得出 。 它由若干個(gè)對(duì)稱振子組成 ， 在結(jié)構(gòu)上具有以下特點(diǎn)： （ 1）所有振子尺寸以及振子之間的距離等都有確定的比例關(guān)系。 第 4章 非頻變天線 對(duì)數(shù)周期天線 對(duì)數(shù)周期天線 (Log Periodic Antenna,LPA)于 1957年提出 ， 是非頻變天線的另一類型 ， 它基于以下相似概念：當(dāng)天線按某一比例因子 τ變換后仍等于它原來的結(jié)構(gòu) ， 則天線的頻率為 f和 τf時(shí)性能相同 。隨著頻率的變化，有效輻射帶也隨之變化，故阿基米德螺旋天線具有寬頻帶特性。研究圖中 P、 P′點(diǎn)處的兩線段，設(shè) ，即 P和 Q為兩臂上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)線段上的電流相位差為 π+(2π/λ)πr。這一天線的性能基 本上與等角螺旋天線類似。此時(shí)外半徑 R=(3π)==λmax/4，在饋電點(diǎn) r=r0e0=r0=λmin/4，所以該天線可具有的相對(duì)帶寬為 第 4章 非頻變天線 即典型相對(duì)帶寬為 8∶ 1。 極化旋向與螺旋線繞向有關(guān) ， 例如 ， 圖 4― 2― 1所示平面等角螺旋天線沿紙面對(duì)外的方向輻射右旋圓極化波 ， 沿相反方向輻射左旋圓極化波 。 錐形范圍內(nèi)接近圓極化 。 。 換句話說螺旋天線存在 “ 電流截?cái)嘈?yīng) ” ，超過截?cái)帱c(diǎn)的螺旋線部分對(duì)輻射沒有重大貢獻(xiàn) ， 在幾何上截去它們將不會(huì)對(duì)保留部分的電性能造成顯著影響 ， 因而 ， 可以用有限尺寸的等角螺旋天線在相應(yīng)的寬頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)近似的非頻變特性 。 第 4章 非頻變天線 當(dāng)兩臂的始端饋電時(shí) ， 可以把兩臂等角螺旋線看成是一對(duì)變形的傳輸線 ， 臂上電流沿線邊傳輸 ， 邊輻射 ， 邊衰減 。另一臂相當(dāng)于該臂旋轉(zhuǎn) 180176。 第 4章 非頻變天線 平面等角螺旋天線 平面等角螺旋天線的結(jié)構(gòu)和工作原理 圖 4―2―1 為平面等角螺旋天線 (Planar Equiangular Spiral Antenna)示意圖，是 天線，雙臂用金屬片制成，具有對(duì)稱性，每一臂都有兩條邊緣線，均為等角螺旋線。 非頻變天線可以分成兩類 ， 一類天線的形狀僅由角度來確定 ， 可在連續(xù)變化的頻率上得到非頻變特性 ，如無限長(zhǎng)雙錐天線 、 平面等角螺旋天線以及阿基米德螺旋天線等 。 第 4章 非頻變天線 2. 終端效應(yīng)弱 實(shí)際天線的尺寸總是有限的 ， 與無限長(zhǎng)天線的區(qū)別就在于它有一個(gè)終端的限制 。對(duì)于實(shí)用的天線，要實(shí)現(xiàn)非頻變特性必須滿足以下兩個(gè)條件。 第 4章 非頻變天線 非頻變天線概念是由拉姆西（ ）于 1957年提出的，使天線的發(fā)展產(chǎn)生了一個(gè)突破，可將帶寬擴(kuò)展到超過 40∶ 1，在此之前，具有寬頻帶方向性和阻抗特性的天線其帶寬不超過 2∶ 1。第 4章 非頻變天線 第 4章 非頻變天線 非頻變天線的基本概念 平面等角螺旋天線 阿基米德螺旋天線 對(duì)數(shù)周期天線 第 4章 非頻變天線 非頻變天線的基本概念 研究天線除了要分析 、 研究天線的方向特性和阻抗特性外 ， 還應(yīng)考慮它的使用帶寬問題 。 若天線的阻抗特性和方向性能在一個(gè)更寬的頻率范圍內(nèi) （ 例如頻帶寬度為10∶ 1或更高 ） 保持不變或稍有變化 ， 則把這一類天線稱為非頻變天線 (Frequency Independent Antenna)。相似原理是說：若天線的所有尺寸和工作頻率（或波長(zhǎng)）按相同比例變化，則天線的特性保持不變。 要滿足 “ 角度條件 ” ， 天線結(jié)構(gòu)需從中心點(diǎn)開始一直擴(kuò)展到無限遠(yuǎn) 。 第 4章 非頻變天線 由于實(shí)際結(jié)構(gòu)不可能是無線長(zhǎng) ， 使得實(shí)際有限長(zhǎng)天線有一工作頻率范圍 ， 工作頻率的下限是截?cái)帱c(diǎn)處的電流變得可以忽略的頻率 ， 而存在頻率上限是由于饋電端不能再視為一點(diǎn) ， 通常約為 1/8高端截止波長(zhǎng) 。非頻變天線主要應(yīng)用于 10～ 10000MHz頻段的諸如電視、定點(diǎn)通信、反射面和透鏡天線的饋源等方面。 由于螺旋線與矢徑之間的夾角 Ψ處處相等 ， 因此這種螺旋線稱為等角螺旋線 ， Ψ稱為螺旋角 ， 它只與螺旋率有關(guān) ， 即 1ar ct ana? ?（ 4―2―2 ） 第 4章 非頻變天線 圖 4―2―1 平面等角螺旋天線 Rr2r1r3r4?第 4章 非頻變天線 圖 4―2―2 等角螺旋線 ?rxyO第 4章 非頻變天線 在圖 4―2―1 所示的等角螺旋天線中，兩個(gè)臂的四條邊緣具有相同的 a，若一條邊緣線為 r1=r0eaφ，則只要將該邊緣旋轉(zhuǎn) δ角，就可得該臂的另一邊緣線 r2=r0ea(υδ)。如果取 δ＝π/2，天線的金屬臂與兩臂之間的空氣縫隙是同一形狀，稱為自補(bǔ)結(jié)構(gòu)。 第 4章 非頻變天線 因此 ， 輻射場(chǎng)主要是由結(jié)構(gòu)中周長(zhǎng)約為一個(gè)波長(zhǎng)以內(nèi)的部分產(chǎn)生的 ， 這個(gè)部分通常稱為有效輻射區(qū) ， 傳輸行波電流 。 若設(shè) θ為天線平面的法線與射線之間的夾角 ， 則方向圖可近似表示為 cosθ，半功率波瓣寬度近似為 90176。 互補(bǔ)天線類似于攝影中的像片和底片 ， 互補(bǔ)天線的一個(gè)例子是金屬帶做成的對(duì)稱振子和無限大金屬平面上的縫隙 ， 互補(bǔ)天線的阻抗具有下列性質(zhì) : （ 4―2―3 ） 對(duì)于自補(bǔ)結(jié)構(gòu)，由上式可得 （ 4―2―4 ） 202 ）（金屬縫隙??? ZZ???? 0?縫隙金屬 ZZ第 4章 非頻變天線 一般而言 ， 平面等角螺旋天線在 θ≤70176。 在許多實(shí)用情況下 ， 軸比小于等于 2的典型值發(fā)生在全臂長(zhǎng)約為一個(gè)波長(zhǎng)時(shí) 。根據(jù)臂長(zhǎng)為 ～ 3圈的實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，當(dāng) a= 旋時(shí)，其方向圖最佳。 天線的兩個(gè)螺旋臂方程分別是 1020 ()rrrr???? ?????（ 4―
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