第十五講 天線的工作參數(shù)

1、方向函數(shù)和方向圖E( , )f( , )const 定義：天線的輻射參量隨空間變化的圖形電場、磁場、輻射強度、相位、極化、軸比等電基本振子的輻射電場遠(yuǎn)場幅度方向圖：對稱振子的輻射方向圖：const2Ilrsin2jkrIlEjerE( , )f( , )sinconst 60constmIr60cos(cos )cossinjkrmIllEjerE( , )cos(cos )cosf( , )constsinll 方向圖maxf( , )F( , )f 歸一化方向函數(shù)：電基本振子的輻射電場遠(yuǎn)場歸一化幅度方向圖：對稱振子的輻射方向圖（L小于半波長）：maxf1maxf( , )F( , )sin

2、f maxf1 cosl maxf( , )cos(cos )cosF( , )fsin (1 cos)lll 某陣列和半波振子的三維方向圖方向圖E面方向圖：最大輻射方向 和電場矢量平面內(nèi)的輻射方向圖電基本振子一個波長的對稱振子半波振子某陣列方向圖H面方向圖：最大輻射方向和磁場矢量平面內(nèi)的輻射方向圖電基本振子某陣列方向圖E( , )f( , )const 輻射場與方向函數(shù)E( , )constf( , ) maxmaxE( , )constf( , ) maxmaxE( , )constf( , )F( , )constf( , )E( , ) maxf( , )F( , )f maxE( ,

3、 )F( , ) E( , ) 方向圖方向圖的副瓣、旁瓣、后瓣maxE()Full=20log()E( )副瓣電平：輻射功率流密度功率流密度可以采用波印亭矢量表示：0902*E1S(EH )222max*maxE1S(EH )22222maxmaxEF( , )SSF( , )2 2S(sin )2 2Ilr基本振子：半波振子：2601cos(cos )cosS2sinmIllr2maxmaxE2 S輻射功率09022*200ss222max0022max20011pds=(EH ) dsE r sin d d221EF( , )r sin d d2EF( , )r sin d d2S 輻射功

4、率為包圍天線的遠(yuǎn)區(qū)球面上功率流密度的積分：電基本振子：2222200P(sin ) sin r d d40I ()2 2Illr 對稱振子：22m0cos(cos )cosP30Idsinll方向系數(shù)平均功率流密度：02PS4 rmaxmax202max222max200200SSD=SP /4 rE42EF( , ) sin d dF( , )r sin d d2 4 r 定義： 表示若所有天線輻射能量均勻分布于空間各個方向時的輻射強度max0SD=S定義： 表征了天線將能量定向輻射的能力D=1.5電基本振子：半波振子：D=1.64方向系數(shù)與輻射功率max0SD=S2maxmax0222 D

5、P60DPE2 S2 DS =4 rrmax0SDSmax260DPErmax260DPEEF( , )F( , )r 22maxErP60D例：測得電基本振子在45度方向r=5km處，電場幅度為2mv/m求該電基本振子的輻射功率。電基本振子： D=1.5F( , )sin 0maxEEsin452mv/mmax02Emv/m=2 2mv/msin452maxErP?60D天線系統(tǒng)輻射效率2in0PP (1) indPP +P饋電輸入功率輻射功率 損耗功率AinP=P天線效率定義：天線增益AinPGDDP饋電效率定義：in0P=PGD（理想匹配）輻射電阻定義： I稱為歸算電流（表征了天線將I源

6、轉(zhuǎn)化為輻射波的能力）0902PR =0.5I對半波振子若取I為Im，則稱為歸算于波腹電流的輻射電阻。220mPcos(cos )cosR =60d0.5Isinll電基本振子：22PR =80()0.5Il為表征天線上各部位電流的疊加效果，引入等效長度概念： 是被等效天線的輻射場。 是等效后長度為le的電流產(chǎn)生的場。有效長度090maxmax( , )( , )EE 半波振的等效長度：090sin22eeIlIlErr max( , )E max( , )E maxmax60( , )( , )2meIIlEfErr max2meIlfk I令：定義：天線的最大輻射方向上輻射電波的極化，即最大

7、輻射方向上電場 矢量端點的運動軌跡。分為： 線極化 ：垂直極化，水平極化-線天線 圓極化：左旋，右旋-兩個相差90度等幅的天線夠成 橢圓極化：軸比 天線的極化天線的帶寬所有參數(shù)正常工作的交集： 極化、增益、逐波、方向圖、半功率波瓣寬度、噪聲等 接收天線的參數(shù)n有效面積： 若天線接收的最大輸出功率Plout（最大接收方向?qū)?zhǔn)來波方向且接收機負(fù)載匹配） 定義：loutePASS為來波的功率流密度參數(shù)反映了天線“截獲”來波能量的能力。天線截獲能量相當(dāng)于一塊面積為Ae大小的沿垂直于來波方向垂直的平板截獲的能量。2*E1S(EH )22loutePSA接收天線的參數(shù)22960loutPED2*E1S(EH )22最大輸出功率：222229604E240louteEDPADS24eDA天線的互易特性同一個天線在作為發(fā)射天線和接收天線時