【正文】 ???8． 5 接收天線 1． 電磁波的接收 天線用作接收，作用與發(fā)射相反，是把空間電磁波的能量轉換為天線上振蕩電流的能量，通過饋線傳輸到接收機。把一單元接收天線（電偶極子天線）放在輻射場中，電場可以分解為兩個分量 Eθ 平行于入射面， Eφ 垂直于入射面，如圖 。天線上產生的感應電動勢 ??E = E + E? ?? ? ? ?c os2 si n e d d E dlE l E l f? ? ???? ?????? ? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ?? ? ?E l E + E l圖 接收天線 一般線天線上的感應電動勢可以寫為 （ ） 其中 le是天線的有效長度。 e通過負載 Zl產生感應電流，把信號傳送給接收機。 2．接收天線的電參數 同一付天線，用作發(fā)射天線或接收天線時，電參數是相同的，只是含義不同。例如同一天線用作發(fā)射、接收天線時， f（ θ 、φ ） 和方向圖都相同。對于發(fā)射天線， f（ θ 、 φ ） 和方向圖表示天線在不同方向上，相同距離處輻射場的相對大小；對于接收天線， f（ θ 、 φ ） 和方向圖表示天線對來自不同方向，場強相同的電磁波接收能力的相對大小，電偶極子天線 f（ θ 、 φ ）＝ sinθ， θ ＝ π /2時接收的信號最強， θ ＝ 0時，接收的信號為 0。 有效接收面積是描述天線接收電磁波能力的重要參數 。 定義為：設天線的最大接收方向對準來波方向 ， 天線與負載匹配且無損耗 ， 天線的接收功率為 Pr， 設想此功率等于穿過與來波方向垂直的面積 Ae的輻射功率 （ Pr＝ SavAe） ， 則 Ae稱為天線的有效接收面積 ， 可以用 （ ） 式計算 ? ?,ee E l f? ???3．弗利斯（ Friis） 傳輸公式 設 PT、 Prad分別是發(fā)射天線的輸入功率和發(fā)射功率，由（ ）式，在最大輻射方向上的能流密度 其中 GT是發(fā)射天線的增益， 。接收天線接收的功率為 （ ） 由（ ）式和（ ）式可以導出 （ ） 其中 Gr是接收天線的增益，這里設接收天線的效率為 1。（）式稱為弗利斯傳輸公式，描述了接收天線的接收功率與發(fā)射天線的輸入功率之間的關系。 24eAD???m a x 0 2244rad TTPD PGS S Drr??? ? ?, ra d TP P D G????m a xreP S A??24r T T rP P G G r????? ????（ ） （ ） 補充 ? E??H??E??H??E?? H??E??H?電基本陣子、電偶極子天線 磁基本陣子、磁偶極子天線 s in2jk rIlE j er???????? s in2jk rIlH j er??????s in s in, 22j k r j k rmmI l I lE j e H j err???? ?? ????????? ? ?8． 6 常用的線天線 1． 環(huán)形天線 環(huán)形天線有圓形的 ， 也有方形的 。 設環(huán)形天線的面積是 S， 匝數是N， 環(huán)形天線中的感應電動勢 計算中 ， 所以環(huán)形天線的有效長度為 0022 ede j NB S j N H SdtNS Ee fN H S E l?? ? ?????? ? ?? ? ? ?8703 1 0, 4 1 0 , 120EcHf ??? ? ?? ?? ? ? ? ?（ 8－ 6－ 1） 2 e NSl ??? 圖 環(huán)形天線的方向圖 環(huán)形天線的方向圖函數為 （ 8－ 6－ 2） ? ? si nf ???其中 是與天線中心處法線的夾角。方向圖如圖 。 ?2． 對稱振子天線 對稱振子天線的結構如圖 ， 歸一化場強的方向圖函數為 （ 8－ 6－ 3） 其中 fmax是 的最大值 。 對稱振子天線 的方向圖如圖 。 對于半波對稱天線 2l＝ ， （ 8－ 6－ 4） ? ? ? ?m a xc o s c o s c o ss inllff? ? ??????? ?c o s c o s c o ss inll? ? ???c o s c o s2()s i nf? ??????????半波對稱振子上電流的分布 ， 有效長度為 （ 8－ 6－ 5） ( ) si n ( 2 )m zi z I ? ??201 s in ( 2 ) 0 . 6 4llemmzl I d z lI ????? ?? ? ?? 圖 對稱振子天線 1 l/λ ≈ 0（ 電偶極子天線 ） ， 2 l/λ ＝ （ 半波對稱振子天線 ） ， 3 l/λ ＝ ， 4 l/λ ＝ 圖 對稱的天線方向圖 雙錐天線是一種寬頻帶天線，是由對稱振子天線演變來的，如圖 所示。雙錐天線工作的頻率范圍一般是 30MHz～ 300MHz。 3． 雙錐天線 圖 雙錐天線 4． 對數周期天線 （ LPD天線 ） 對數周期天線是一種工作頻率更高的寬頻帶天線 （ 例如200MHz～ 1GHz） ， 由一組 . 稱振子組成 ， 如圖 8 。 天線的內部接線及饋電方式如圖 ， 圖中 O點稱為頂點 ， 2α 為各振子相對于頂點的張角， 是第 n個振子的臂長 ， 是第 n個振子到頂點的距離 ， 是第 n個振子和第 n＋ 1個振子的間距 。 對數周期天線的結構滿足下列關系式： nl nRnd1 1 11n n nn n nl R dl R d? ? ? ?? ? ? ＜ 圖 對數周期天線 圖 LPD天線的內部接線及饋電方式 理論分析表明：當工作頻率從 f變到 τ f、 τ 2f、 τ 3f…… 時 ，LPD天線的電特性完全相同 ， 而在 f～ τ f、 τ f～ τ 2f…… 等頻率間隔內 ， LPD天線的電特性隨頻率的對數作周期性變化 。 如果 τ接近于 l， 在 f～ τ f、 τ f～ τ 2f…… 等頻率間隔內 ， LPD天線的電特性變化也不大 ， 因此具有超寬頻帶特性 。 每對振子有一諧振頻率 （ 2L＝ ） ， 在這個頻率上該振子的輻射能力 （ 或接受能力 ） 最強 。 與這對振子相鄰的前 、 后兩對振子 ， 一對起引向器作用 ， 另一對起反射器作用 ， 構成一個工作單元 ， 成為一個 “ 有效工作區(qū) ” 。 最大輻射 （ 或接收 ） 方向指向短振子方向 。 例如工作波長 λ ＝ 4L4時，第四對振子的長度恰好是半波長，處于諧振狀態(tài)，第五對振子是引向器，第三對振子是反射器，構成一個有效工作區(qū)。頻率升高時，有效工作區(qū)向短振子方向移動；頻率降低時，有效工作區(qū)向長振子方向移動。無論有效工作區(qū)怎樣移動，所形成的每一組引向天線的電尺寸不變，因此 LPD天線的電特性與頻率無關。 LPD天線的工作頻率范圍由最長的和最短的振子的臂長決定。 λ L、 λ H分別是最低和最高工作頻率對應的波長 。 對數周期天線的方向性比較強（是一個有引向器和反射器的天線陣），方向圖隨工作頻率有所變化，如圖 。 圖 對數周期天線的方向圖 ? ?1 5 2 5 044LH N LLL ?? ? ?