【文章內(nèi)容簡介】 無線電技術(shù)基礎(chǔ) 天線及饋線 天線的特性指標(biāo)及其影響因素 第 1章 導(dǎo)航概論 (3) 心臟形水平方向性圖 ? 心臟形水平方向性圖是由一個全向天線和一個“ 8”字形天線復(fù)合而成。心臟形水平方向性圖的方向性函數(shù)為 ? ? ?? s in1 mF ??導(dǎo)航概論 無線電技術(shù)基礎(chǔ) 天線及饋線 天線的特性指標(biāo)及其影響因素 第 1章 導(dǎo)航概論 . 天線主瓣與波束寬度 ? 在所需輻射方向的輻射波瓣稱為天線主瓣或天線波束。天線主瓣的波束形狀因使用需要而異，常見的有筆形、雙針狀、 8字形、扇形等波束。天線波束寬度定義為天線主瓣所覆蓋的角度范圍，用來表征對電波輻射場在空間的約束程度，與天線的形狀、尺寸、工作頻率、激勵的幅度相位分布等密切相關(guān)，通常作為角度分辨力的度量。 ? 在所感興趣并且包含波束最大值方向的平面內(nèi)，輻射功率強度是波束最大值一半的兩個方向的夾角，稱為 3 dB寬度；當(dāng)輻射強度取波束最大值的十分之一時，所對應(yīng)夾角稱為10 dB寬度；輻射強度為零時兩個方向的夾角，稱為零功率點寬度。通常情況下，多采用 3 dB波束寬度，也稱為半功率波束寬度。 導(dǎo)航概論 無線電技術(shù)基礎(chǔ) 天線及饋線 天線的特性指標(biāo)及其影響因素 第 1章 導(dǎo)航概論 3. 天線旁瓣電平 ? 天線方向性圖中除主瓣以外的其他波瓣稱為旁瓣（或副瓣、邊瓣）。旁瓣電平是指旁瓣最大值與主瓣最大值之比，一般以 dB表示。 導(dǎo)航概論 無線電技術(shù)基礎(chǔ) 天線及饋線 天線的特性指標(biāo)及其影響因素 第 1章 導(dǎo)航概論 4. 方向性系數(shù) ? 方向性系數(shù)是指天線在方向性圖中最大值方向的增益值，表示了無線電波輻射集中的程度。它以理想各向同性（方向性圖為圓球）的天線為基準(zhǔn)，來衡量所關(guān)心天線的定向輻射能力。 ? 在同一距離的接收點處（位于定向天線的最大輻射方向）產(chǎn)生相同電場強度的條件下，將各向同性天線的總輻射功率 PΣ0與定向天線的總輻射功率PΣ的比值定義為定向天線的方向性系數(shù) D，即D=PΣ0/PΣ 導(dǎo)航概論 無線電技術(shù)基礎(chǔ) 天線及饋線 天線的特性指標(biāo)及其影響因素 第 1章 導(dǎo)航概論 5. 天線效率 ? 天線效率是指天線向外輻射的功率 PΣ與天線輸入功率 PA之比，常用 ηA表示，即 ? ηA=PΣ/PA ? 天線效率表示天線對電能與電磁波能轉(zhuǎn)換的有效程度。若要提高 ηA，必須盡可能地減小天線的損耗電阻和提高它的等效輻射電阻。 導(dǎo)航概論 無線電技術(shù)基礎(chǔ) 天線及饋線 天線的特性指標(biāo)及其影響因素 第 1章 導(dǎo)航概論 6. 天線增益 ? 在同一距離且位于定向天線的最大輻射方向上產(chǎn)生相同輻射場強時，采用無損耗各向同性天線的總輸入功率 PA0（ PA0=PΣ0）與定向天線總輸入功率 PA之比，稱為定向天線的增益，也稱功率增益，即 PA0/PA=ηA D 導(dǎo)航概論 無線電技術(shù)基礎(chǔ) 天線及饋線 天線的特性指標(biāo)及其影響因素 第 1章 導(dǎo)航概論 7. 天線的極化 ? 天線極化是指天線在給定輻射方向上遠(yuǎn)區(qū)電場矢量的空間取向，在不同輻射方向可以有不同的極化，所以一般特指為在最大輻射方向上電場的空間取向。 ? 天線不能接收與其正交的極化分量。例如，線極化天線不能接收與其極化方向垂直的線極化來波；（橢）圓極化天線不能接收來波中與其旋向相反的（橢）圓極化分量。 ? 當(dāng)接收天線的極化與來波的極化形式產(chǎn)生差異時，就會產(chǎn)生極化失配，天線就不能有效地接收電波信號，因此定義極化失配因子 vp，根據(jù)可用功率的損失程度，其值在 0~1之間取值。 導(dǎo)航概論 無線電技術(shù)基礎(chǔ) 天線及饋線 天線的特性指標(biāo)及其影響因素 第 1章 導(dǎo)航概論 8. 天線的其他性能參數(shù) ? 天線特性阻抗、天線輸入阻抗、天線輻射阻抗 ? 天線有效長度和天線有效面積 ? 天線諧振頻率、天線頻帶寬度、天線 Q值 ? 等效噪聲溫度 導(dǎo)航概論 無線電技術(shù)基礎(chǔ) 天線及饋線 天線的特性指標(biāo)及其影響因素 第 1章 導(dǎo)航概論 四、饋線 ? 饋線是用來連接天線與接收機或發(fā)射機，有效地傳輸高頻電流或電磁波的線纜、波導(dǎo)等裝置，尤其用于輸送微波信號能量。當(dāng)多波道信號共用天線時，饋線還具有對各波道信號發(fā)端匯合、收端分離的功能。饋線系統(tǒng)可以包括饋線、阻抗變換器、極化分離器、波道濾波器及各種連接元件。 ? 對饋線的基本要求： – 不應(yīng)有電磁波向空間輻射，也不應(yīng)受外界電磁波的影響，即饋線應(yīng)是電磁波的封閉系統(tǒng)，并且收發(fā)信號的隔離度要高； – 阻抗匹配要好，對電磁能的損耗、衰減要小，傳輸效率高； – 具有一定的功率容量，在傳送大功率時不應(yīng)發(fā)生擊穿現(xiàn)象； – 設(shè)計合理結(jié)構(gòu)簡單，便于制造和經(jīng)濟耐用，安裝、調(diào)整和維護(hù)方便。 導(dǎo)航概論 無線電技術(shù)基礎(chǔ) 天線及饋線 饋線 第 1章 導(dǎo)航概論 矩形波導(dǎo) 圓波導(dǎo) 橢圓波導(dǎo) 繭形波導(dǎo) 同軸線 1. 同軸線、波導(dǎo)和微帶線 ? 一般微波系統(tǒng)中常用的饋線有同軸線和波導(dǎo)兩種，分別用于傳輸 3 GHz以下和以上的微波信號，另外微帶線在微波接收電路中也有較多應(yīng)用。 ? 波導(dǎo)是一種空心的管式傳輸線，微波信號在其內(nèi)部傳播，對電磁波的傳輸特性為高通濾波，截止頻率的大小決定于波導(dǎo)的尺寸和要傳輸?shù)牟ㄐ巍? 導(dǎo)航概論 無線電技術(shù)基礎(chǔ) 天線及饋線 饋線 第 1章 導(dǎo)航概論 （ 1）同軸線 ? 同軸線由內(nèi)部的圓柱形導(dǎo)體與外部的空心 圓管導(dǎo)體 構(gòu)成，分別稱為內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體，兩者同軸并且絕緣，之間以高頻損耗較小的螺旋線式聚乙烯介質(zhì)支撐，電磁波被限制在內(nèi)外導(dǎo)體之間，不會向周圍空間輻射。 ? 同軸電纜可以做的很長，其接頭少，泄漏和反射小，運輸方便，易于安裝。但單位長度的衰減大，一般用于距離較近的場合，并且要防止擠壓損壞。 導(dǎo)航概論 無線電技術(shù)基礎(chǔ) 天線及饋線 饋線 第 1章 導(dǎo)航概論 （ 2）矩形波導(dǎo) ? 矩形波導(dǎo)是橫截面為矩形的均勻長直空心金屬管，其橫截面的寬壁內(nèi)尺寸為 a，窄壁內(nèi)尺寸為 b，通常 a≥2b。 ? 矩形波導(dǎo)是大功率微波傳輸線的主要形式。 ? 矩形等硬波導(dǎo)的優(yōu)點是不易損壞，但不能適應(yīng)天線角度的調(diào)整，并且波導(dǎo)管短，接頭多，要用彎頭和扭波導(dǎo)來轉(zhuǎn)彎，安裝不太方便，一般用于傳輸距離較近的場合。 導(dǎo)航概論 無線電技術(shù)基礎(chǔ) 天線及饋線 饋線 第 1章 導(dǎo)航概論 （ 3）圓波導(dǎo)和橢圓軟波導(dǎo) ? 圓波導(dǎo)比矩形波導(dǎo)損耗小，適宜作長饋線使用，但其安裝、調(diào)整比較困難，特別要注意對高次模的濾除、極化去耦補償?shù)葐栴}。 ? 橢圓波導(dǎo)常做成可以彎曲、扭轉(zhuǎn)的軟波導(dǎo)，便于與矩形波導(dǎo)或同軸線的連接。橢圓軟波導(dǎo)沒有圓波導(dǎo)極化不穩(wěn)定的缺點，可以做的很長，成本較低，不需使用彎頭、扭波導(dǎo)等連接元件，但其強度低、損耗大、護(hù)套容易老化，所以不宜多用。 導(dǎo)航概論 無線電技術(shù)基礎(chǔ) 天線及饋線 饋線 第 1章 導(dǎo)航概論 （ 4）微帶線 ? 微帶線是一種非對稱的帶狀傳輸線，結(jié)構(gòu)形式種類較多，一般在微波接收機電路中有較多應(yīng)用，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕、工作可靠、與有源元件連接方便等優(yōu)點。但其傳輸損耗較大，分別約比同軸線和波導(dǎo)大一個和兩個數(shù)量級。另外，微帶線的功率容量較小，只用在中小功率電路中。 導(dǎo)航概論 無線電技術(shù)基礎(chǔ) 天線及饋線 饋線 第 1章 導(dǎo)航概論 . 連接元件 ? （ 1）彎波導(dǎo)和扭波導(dǎo) –彎波導(dǎo)用來改變電磁波的傳輸方向，或?qū)崿F(xiàn)波導(dǎo)的轉(zhuǎn)彎，也稱拐角或彎頭，包括 E面和 H面兩種，分別用于在電場所在的平面內(nèi)和在磁力線的平面內(nèi)拐彎。 –扭波導(dǎo)用來改變電磁波的極化方向，如水平極化變?yōu)榇怪睒O化，使相互連接的波導(dǎo)中電磁波的極化方向一致，保證電磁波順利通過。一般要求這些波導(dǎo)的尺寸短小而駐波系數(shù)低。 導(dǎo)航概論 無線電技術(shù)基礎(chǔ) 天線及饋線 饋線 第 1章 導(dǎo)航概論 （ 2）波導(dǎo)過渡器、矩－同軸過渡器 ? 波導(dǎo)過渡器又稱波型轉(zhuǎn)換器，包括矩－圓或矩－橢等形狀，用于實現(xiàn)兩種不同形狀的波導(dǎo)在最小反射的條件下連接。 矩－圓過渡器 矩－同軸過渡器 導(dǎo)航概論 無線電技術(shù)基礎(chǔ) 天線及饋線 饋線 第 1章 導(dǎo)航概論 （ 3）極化分離器 ? 極化分離器利用極化方式不同（如水平極化波和垂直極化波）的微波信號所具有的不同特性，將它們互不干擾地分離開來，分別送到相應(yīng)的收、發(fā)機中或不同的目的地（收信點）。它可直接裝在天線后邊，或經(jīng)圓波導(dǎo)與天線相連。極化分離器應(yīng)具有寬頻帶、低