天線基礎(chǔ)知識(shí)ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-25 23:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 方向性天線 ， 它在各個(gè)方向上 、 相同距離處產(chǎn)生的輻射場(chǎng)的大小是相等的 ， 因此 ， 它的歸一化方向函數(shù)為 F(θ,φ)=1 第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 方向圖 天線的方向函數(shù)，它與 r及 I無關(guān)。將方向函數(shù)用曲線描繪出來，稱之為方向圖。方向圖就是與天線等距離處，天線輻射場(chǎng)大小在空間中的相對(duì)分布隨方向變化的圖形。依據(jù)歸一化方向函數(shù)而繪出的為歸一化方向圖。 變化 θ及 φ得出的方向圖是立體方向圖 。 對(duì)于電基本振子 ， 由于歸一化方向函數(shù) F(θ,φ)=|sinθ|， 因此其立體方向圖如圖 1― 2― 2所示 。 第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 圖 1―2―2 基本振子立體方向圖 yzIx第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 在實(shí)際中 ， 工程上常常采用兩個(gè)特定正交平面方向圖 。 在自由空間中 ， 兩個(gè)最重要的平面方向圖是 E面和 H面方向圖 。 E面即電場(chǎng)強(qiáng)度矢量所在并包含最大輻射方向的平面； H面即磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量所在并包含最大輻射方向的平面 。 方向圖可用極坐標(biāo)繪制 ， 角度表示方向 ， 矢徑表示場(chǎng)強(qiáng)大小 。 這種圖形直觀性強(qiáng) ， 但零點(diǎn)或最小值不易分清 。 方向圖也可用直角坐標(biāo)繪制 ， 橫坐標(biāo)表示方向角 ， 縱坐標(biāo)表示輻射幅值 。 由于橫坐標(biāo)可按任意標(biāo)尺擴(kuò)展 ， 故圖形清晰 。 如圖 1― 2― 3所示 ， 對(duì)于球坐標(biāo)系中的沿 z軸放置的電基本振子而言 ， E面即為包含 z軸的任一平面 ， 例如 yOz面 ， 第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 此面的方向函數(shù) FE(θ)=|sinθ|。 而 H面即為 xOy面 ， 此面的方向函數(shù) FH(φ)=1， 如圖 1― 2― 4所示 ， H面的歸一化方向圖為一單位圓 。 E面和 H面方向圖就是立體方向圖沿 E面和 H面兩個(gè)主平面的剖面圖 。 第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 圖 1―2―3 電基本振子 E平面方向圖 yzO功 率 方 向 圖 場(chǎng) 強(qiáng) 方 向 圖| s i n ? |?第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 圖 1― 2― 4 電基本振子 H平面方向圖 zxy?| s i n 9 0 | ＝ 1176。第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 但是要注意的是 ， 盡管球坐標(biāo)系中的磁基本振子方向性和電基本振子一樣 ， 但 E面和 H面的位置恰好互換 。 有時(shí)還需要討論輻射的功率密度（坡印廷矢量模值）與方向之間的關(guān)系，因此引進(jìn)功率方向圖（ Power Pattern） Φ(θ,φ)。容易得出，它與場(chǎng)強(qiáng)方向圖之間的關(guān)系為 Φ(θ,φ)=F2(θ,φ) 電基本振子 E平面功率方向圖也如圖 1― 2― 3所示 。 第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 方向圖參數(shù) 實(shí)際天線的方向圖要比電基本振子的復(fù)雜 ， 通常有多個(gè)波瓣 ， 它可細(xì)分為主瓣 、 副瓣和后瓣 ， 如圖1― 2― 5所示 。 用來描述方向圖的參數(shù)通常有： (1)零功率點(diǎn)波瓣寬度 2θ0E或 2θ0H(下標(biāo) E、 H表示 E、H面，下同）：指主瓣最大值兩邊兩個(gè)零輻射方向之間的夾角。 第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 圖 1―2―5 天線方向圖的一般形狀 主軸主瓣后瓣第 一 副 瓣? ＝ 0176。?0 .5?02 ?02 ?0 . 5第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) (2)半功率點(diǎn)波瓣寬度（ HalfPower Beam Width, HPBW） :指主瓣最大值兩邊場(chǎng)強(qiáng)等于最大值的 （或等于最大功率密度的一半）的兩輻射方向之間的夾角，又叫 3分貝波束寬度。如果天線的方向圖只有一個(gè)強(qiáng)的主瓣，其它副瓣均較弱，則它的定向輻射性能的強(qiáng)弱就可以從兩個(gè)主平面內(nèi)的半功率點(diǎn)波瓣寬度來判斷。 第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) (3)副瓣電平（ Side Lobe Lever,SLL） :指副瓣最大值與主瓣最大值之比，一般以分貝表示，即 , m a x 2 m a x 2, m a x m a x10 lg 20 lgavavS ESL L dBSE??（ 1―2―8 ） 式中 ， Sav,max2和 Sav,max分別為最大副瓣和主瓣的功率密度最大值； Emax2和 Emax分別為最大副瓣和主瓣的場(chǎng)強(qiáng)最大值 。 副瓣一般指向不需要輻射的區(qū)域 ， 因此要求天線的副瓣電平應(yīng)盡可能地低 。 （ 4） 前后比 :指主瓣最大值與后瓣最大值之比 ， 通常也用分貝表示 。 第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 方向系數(shù) 上述方向圖參數(shù)雖能從一定程度上描述方向圖的狀態(tài) ， 但它們一般僅能反映方向圖中特定方向的輻射強(qiáng)弱程度 ， 未能反映輻射在全空間的分布狀態(tài) ， 因而不能單獨(dú)體現(xiàn)天線的定向輻射能力 。 為了更精確地比較不同天線之間的方向性 ， 需要引入一個(gè)能定量地表示天線定向輻射能力的電參數(shù) ， 這就是方向系數(shù)(Directivity)。 第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 方向系數(shù)的定義是：在同一距離及相同輻射功率的條件下 ,某天線在最大輻射方向上的輻射功率密度Smax（ 或場(chǎng)強(qiáng) |Emax|2的平方 ） 和無方向性天線 (點(diǎn)源 )的輻射功率密度 S0（ 或場(chǎng)強(qiáng) |E0|2的平方 ） 之比 ， 記為 D。用公式表示如下： 2m a xm a x20 0r ro r roP P P PESDS E????第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 式中 Pr、 Pr0分別為實(shí)際天線和無方向性天線的輻射功率 。 無方向性天線本身的方向系數(shù)為 1。 因?yàn)闊o方向性天線在 r處產(chǎn)生的輻射功率密度為 200 24 2 4 0ro EPSr????所以由方向系數(shù)的定義得 22m a x60 rrEDP?第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 因此，在最大輻射方向上 m a
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