第7章－電磁波的輻射(參考版)
2024-10-11 16:08本頁(yè)面
【正文】 0θ 0?? ? ? ? ? ? ? ?0θ 90?1 2 8λ /4d ?d d d dd天線陣軸線 圖 7. 7 八元端射式天線陣的方向圖 。這種天線陣稱為 端射式天線陣 。 如圖 所示為陣元間距等于λ /2的四元側(cè)射式天線陣的方向圖。 如果均勻直線式天線陣的各個(gè)陣元電流不但振幅相等，而且相位也相同，此時(shí)，ξ c o s θkd?，陣因子（ 7 47 ）變?yōu)? sin c os θ2( ξ )1sin c os θ2Nkdfkd????????????? （ 7 50 ） 可得( ξ )f取得最大值的條件為 π 3 πθ22? 或 （ 7 51 ） 即如果不考慮單獨(dú)每個(gè)陣元的輻射方向性的條件下，這種 天線陣的最大輻射方向出現(xiàn)在垂直于天線陣軸線的方向上。天線陣的最大輻射方向 m a xαθ a r c c o skd??????? ( 7 49) 可見連續(xù)地改變?chǔ)辆湍苓B續(xù)地改變天線陣主瓣的輻射方向，從而不需通過(guò)機(jī)械地轉(zhuǎn)動(dòng)天線，來(lái)實(shí)現(xiàn)天線陣波束在一定范圍內(nèi)的掃描，此即相控陣天線的基本原理。 式子（ 7 46 ）說(shuō)明了 天線陣的方向函數(shù)由陣元的方向函數(shù)（包含在1||E中）和陣因子相乘得到，這個(gè)規(guī)則稱為方向圖乘法規(guī)則。 天線陣在場(chǎng)點(diǎn)的合成場(chǎng)強(qiáng)為 1 2 3 NE E E E E? ? ? ? ? ξ 2 ξ ( 1 ) ξ1( 1 )j j j NE e e e?? ? ? ? ? （ 7 45 ） 式中ξ cos θ αkd??。以最左邊的陣元 1 為基準(zhǔn)，陣元 2 輻射的電磁波的相位要比陣 θdc o s θd2 c o s θd1 23N天線陣軸線 圖 均勻直線式天線陣示意圖 元 1 的超 前ξ cos θ αkd??，陣元 3 輻射的電磁波的相位又要比陣元 2 的超前39。如圖 所示為一均勻直線式天線陣示意圖，假設(shè)陣元 1 、 2 、 3 、 … 、 N 之間間距為d，各陣元上電流幅度為 I ，相位依次滯后α。 本節(jié)主要介紹均勻直線式天線陣。 zθ 圖 7. 4 半波振子天線的 E 面方向圖 均勻直線式天線陣 把許多相同的簡(jiǎn)單天線按一定的規(guī)律排列在一起就構(gòu)成了天線陣。理論和實(shí)踐都已證明，在細(xì)的半波振子天線上，它的電流分布呈 中心對(duì)稱，在端點(diǎn)趨于零，非常接近于正弦駐波，可近似表示為 kzII c o s0? )44(????? z （ 7 40 ） λ /2xyz0c osI k zdz0rzrθθo 圖 7. 3 對(duì)稱半波振子天線 利用式子（ 7 24 ），且將T/2 ?? ?和)1094/(190??? ??代入，可得電流元I dz在自由空間所產(chǎn)生的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度 dzerIjdEj k r?? ????s i n60 （ 7 41 ） 將上式沿整個(gè)線天線積分，便得到天線的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)強(qiáng) ????440s i nc os60??????dzerkzIjEj k r （ 7 42 ） 對(duì)遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)而言，可以把天線上各電流元I dz到場(chǎng)點(diǎn)的距離 r用天線中點(diǎn)（坐標(biāo)原點(diǎn)）到場(chǎng)點(diǎn)的距離0r來(lái)近似，即011rr?；相位因子 j k re ? 中的 r 擬用?co s0zr ?來(lái)近似。它是由兩根粗細(xì)和長(zhǎng)度都相同的導(dǎo)線構(gòu)成，中間為兩個(gè)饋電端。半波振子天線是一種典型的線天線。 半波振子天線簡(jiǎn)介 天線按用途來(lái)劃分，可分為通信天線、廣播電視天線、雷達(dá)天線等；如果按工作的波長(zhǎng)來(lái)劃分，則有長(zhǎng)波天線、中波天線、短波天線和微波天線之分類；如果按輻射元的類型來(lái)分，又可將天線分為線天線和面天線。 6. 極化 天線的極化是指其 在最大輻射方向上輻射的電磁波的極化，依據(jù)電場(chǎng)矢量端點(diǎn)隨時(shí)間的運(yùn)動(dòng)軌跡，可將天線的極化可分為線極化、圓極化和橢圓極化。通常用分貝來(lái)表示增益系數(shù) GdBG lg10)( ? （ 7 38 ） 5. 輸入阻抗 天線的輸入阻抗，是指天線輸入端的高頻電壓與輸入端的高頻電流之比，
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