天線基礎(chǔ)知識(shí)ppt課件-資料下載頁
2025-04-28 23:23本頁面
【正文】 第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 所謂輻射場(chǎng)的極化 ， 即在空間某一固定位置上電場(chǎng)矢量端點(diǎn)隨時(shí)間運(yùn)動(dòng)的軌跡 ， 按其軌跡的形狀可分為線極化 、 圓極化和橢圓極化 ， 其中圓極化還可以根據(jù)其旋轉(zhuǎn)方向分為右旋圓極化和左旋圓極化 。 就圓極化而言 ， 一般規(guī)定：若手的拇指朝向波的傳播方向 ，四指彎向電場(chǎng)矢量的旋轉(zhuǎn)方向 ， 這時(shí)若電場(chǎng)矢量端點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)方向與傳播方向符合右手螺旋 ， 則為右旋圓極化 ， 若符合左手螺旋 ， 則為左旋圓極化 。 第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 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來波中與其極化方向垂直的線極化波；圓極化天線不能接收來波中與其旋向相反的圓極化分量，對(duì)橢圓極化來波，其中與接收天線的極化旋向相反的圓極化分量不能被接收。極化失配意味著功率損失。為衡量這種損失，特定義極化失配因子 νp，其值在 0~1之間。 第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 有效長度 一般而言 ， 天線上的電流分布是不均勻的 ， 也就是說天線上各部位的輻射能力不一樣 。 為了衡量天線的實(shí)際輻射能力 ， 常采用有效長度 (Effective Length)。它的定義是：在保持實(shí)際天線最大輻射方向上的場(chǎng)強(qiáng)值不變的條件下 ， 假設(shè)天線上的電流分布為均勻分布時(shí)天線的等效長度 。 通常將歸算于輸入電流 Iin的有效長度記為 lein， 把歸算于波腹電流 Im的有效長度記為 lem。 第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 圖 1― 2― 9 llei nIinIin實(shí) 際 電 流 分 布電 流 均 勻 分 布I ( z )z第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 輸入阻抗與輻射阻抗 。 天線通過傳輸線與發(fā)射機(jī)相連 ， 天線作為傳輸線的負(fù)載 ， 與傳輸線之間存在阻抗匹配問題 。 天線與傳輸線的連接處稱為天線的輸入端 ， 天線輸入端呈現(xiàn)的阻抗值定義為天線的輸入阻抗 (Input Resistance)， 即天線的輸入阻抗 Zin為天線的輸入端電壓與電流之比： ini n i n i ninUZ R j XI? ? ?第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 其中 ， Rin、 Xin分別為輸入電阻和輸入電抗 ， 它們分別對(duì)應(yīng)有功功率和無功功率 。 有功功率以損耗和輻射兩種方式耗散掉 ， 而無功功率則駐存在近區(qū)中 。 天線的輸入阻抗決定于天線的結(jié)構(gòu) 、 工作頻率以及周圍環(huán)境的影響 。 輸入阻抗的計(jì)算是比較困難的 ， 因?yàn)樗枰獪?zhǔn)確地知道天線上的激勵(lì)電流 。 除了少數(shù)天線外 ， 大多數(shù)天線的輸入阻抗在工程中采用近似計(jì)算或?qū)嶒?yàn)測(cè)定 。 第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 事實(shí)上 ， 在計(jì)算天線的輻射功率時(shí) ， 如果將計(jì)算輻射功率的封閉曲面設(shè)置在天線的近區(qū)內(nèi) ， 用天線的近區(qū)場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算 ， 則所求出的輻射功率 Pr同樣將含有有功功率及無功功率 。 如果引入歸算電流 （ 輸入電流Iin或波腹電流 Im） ， 則輻射功率與歸算電流之間的關(guān)系為 220 0 02211()2211()22r i n r i n r rm m r m m r m r mP I Z I R j XI Z I R j X? ? ?? ? ?第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 式中 Zr0、 Zrm分別為歸于輸入電流和波腹電流的輻射阻抗 (Radiation Resistance)。 Rr0、 Rrm、 Xr0、 Xrm也為相應(yīng)的輻射電阻和輻射電抗 。 因此 ， 輻射阻抗是一個(gè)假想的等效阻抗 ， 其數(shù)值與歸算電流有關(guān) 。 歸算電流不同 ， 輻射阻抗的數(shù)值也不同 。 Zr與 Zin之間有一定的關(guān)系 ， 因?yàn)檩斎雽?shí)功率為輻射實(shí)功率和損耗功率之和 ， 當(dāng)所有的功率均用輸入端電流為歸算電流時(shí) ， Rin=Rr0+Rl0， 其中 Rl0為歸算于輸入端電流的損耗電阻 。 第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 頻帶寬度 天線的所有電參數(shù)都和工作頻率有關(guān) 。 任何天線的工作頻率都有一定的范圍 ， 當(dāng)工作頻率偏離中心工作頻率 f0時(shí) ， 天線的電參數(shù)將變差 ， 其變差的容許程度取決于天線設(shè)備系統(tǒng)的工作特性要求 。 當(dāng)工作頻率變化時(shí) ， 天線的有關(guān)電參數(shù)變化的程度在所允許的范圍內(nèi) ， 此時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率范圍稱為頻帶寬度 (Bandwidth)。根據(jù)天線設(shè)備系統(tǒng)的工作場(chǎng)合不同 ， 影響天線頻帶寬度的主要電參數(shù)也不同 。 第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 根據(jù)頻帶寬度的不同 ， 可以把天線分為窄頻帶天線 、 寬頻帶天線和超寬頻帶天線 。 若天線的最高工作頻率為 fmax， 最低工作頻率為 fmin， 對(duì)于窄頻帶天線 ， 常用相對(duì)帶寬 ， 即 ［ (fmaxfmin)/f0］ 100%來表示其頻帶寬度 。 而對(duì)于超寬頻帶天線 ， 常用絕對(duì)帶寬 ， 即fmax/fmin來表示其頻帶寬度 。 通常 ， 相對(duì)帶寬只有百分之幾的為窄頻帶天線 ，例如引向天線；相對(duì)帶寬達(dá)百分之幾十的為寬頻帶天線 ， 例如螺旋天線；絕對(duì)帶寬可達(dá)到幾個(gè)倍頻程的稱為超寬頻帶天線 ， 例如對(duì)數(shù)周期天線 。 第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 有效接收面積 。 有效接收面積 (Effective Aperture)是衡量接收天線接收無線電波能力的重要指標(biāo) 。 接收天線的有效接收面積的定義為：當(dāng)天線以最大接收方向?qū)?zhǔn)來波方向進(jìn)行接收時(shí) ， 并且天線的極化與來波極化相匹配 ， 接收天線送到匹配負(fù)載的平均功率 PLmax與來波的功率密度Sav之比 ， 記為 Ae。 即 m a xLeavPAS?第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 由于 PLmax=AeSav， 因此接收天線在最佳狀態(tài)下所接收到的功率可以看成是被具有面積為 Ae的口面所截獲的垂直入射波功率密度的總和 。 在極化匹配的條件下 ， 如果來波的場(chǎng)強(qiáng)振幅為 Ei，則 22iavES??第 1章 天線基礎(chǔ)知識(shí) 接收天線的有效接收面積為 24eAG???
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