天線原理課程知識(shí)點(diǎn)匯總及演示實(shí)驗(yàn)問題(2014春,II)

1、天線原理課程知識(shí)點(diǎn)匯總【A了解，B理解，C掌握（深刻理解，熟練應(yīng)用）】注意：帶有可的內(nèi)容不做要求序號(hào)內(nèi)容要求說(shuō)明1.【緒論】收發(fā)天線的工作過程描述A2.天線的概念，天線的基本功能，天線發(fā)射和接收的關(guān)系A(chǔ)3.天線的分類，線天線和面天線的典型特征A4.求解天線問題的實(shí)質(zhì)A5.【第1章基本振子與天線電參數(shù)】基本振子的種類和結(jié)構(gòu)特征A6.天線分析所涉及的10個(gè)電參數(shù)A能夠列舉出10個(gè)電參數(shù)7.利用矢量磁位求解電基本振子的輻射場(chǎng)B坐標(biāo)系系統(tǒng)、常用物理常數(shù)的數(shù)值和單位、電動(dòng)力學(xué)和波的常用物理量不要求記憶在球坐標(biāo)系下的矢量微分計(jì)算公式8.電基本振子的近區(qū)場(chǎng)（感應(yīng)場(chǎng)）A近區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)的劃分方法近區(qū)場(chǎng)表達(dá)式不要求記

2、憶9.電基本振子的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)（輻射場(chǎng)），近區(qū)場(chǎng)和遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)的關(guān)系C要求掌握表達(dá)式（1-10）及性質(zhì)10.磁基本振子的等效方法及特點(diǎn)B磁基本振了和小電流環(huán)的關(guān)系11.廣義麥克斯韋方程組、對(duì)偶關(guān)系B在理解公式（1-16）的基礎(chǔ)上增加理解：k、v、n的對(duì)偶廣義麥克斯韋方程組表達(dá)式不要求記憶12.磁基本振子的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)表達(dá)式、磁矩和電小環(huán)的關(guān)系、電小環(huán)的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)C能夠根據(jù)電基本振子的輻射場(chǎng)表達(dá)式（1-10）寫出（1-17）,并結(jié)合（1-18、19）導(dǎo)出（1-21）,要求掌握表達(dá)式（1-21）及性質(zhì)13.方向圖，E面和H面，歸一化方向圖B了解功率方向圖、場(chǎng)強(qiáng)方向圖、相位方向圖了解分貝這個(gè)單位會(huì)分析天線的E面和H面會(huì)根

3、據(jù)表達(dá)式繪制極坐標(biāo)系下和直角坐標(biāo)系下的方向圖了解200（第一零值波瓣寬度，F(xiàn)NBW）、2005（半功率波瓣寬度，HPBW）、副瓣電平（SLL）、前后比（FBR）14.方向性系數(shù)C了解無(wú)方向性天線（理想點(diǎn)源）的概念會(huì)使用定義式（1-29）計(jì)算方向性系數(shù)D會(huì)推導(dǎo)D的計(jì)算式（1-37）公式（1-39）方向性系數(shù)的分貝表示15.有效長(zhǎng)度、有效高度、歸算電流B公式（1-43）、（1-44）了解兩種常見歸算電流的選取方法（Im和In），知道其對(duì)天線有效長(zhǎng)度計(jì)算的影in響16.效率、增益、輻射電阻、損耗電阻B公式（1-45）提高天線效率的方法公式（1-49）,（1-53），理解G=Dn知道輸入功率和輻射功率

4、的關(guān)系17.輸入阻抗A了解輸入阻抗的組成及含義：公式（1-61）18.極化A知道主極化（Co-Pol）和交叉極化（X-Pol）19.頻帶寬度A能夠列舉出若干種電參數(shù)帶寬了解阻抗帶寬的典型指標(biāo)（VSWRW3、2、1.5、1.2）了解絕對(duì)帶寬、相對(duì)帶寬和比帶寬的概念，并會(huì)計(jì)算20.互易定理*B了解平面電磁波對(duì)電基本振子的作用原理*21.收發(fā)天線電參數(shù)的關(guān)系B能夠辨析收發(fā)天線電參數(shù)的概念22.接收天線的等效電路B了解共軛匹配，會(huì)推導(dǎo)（1-80）*23.極化失配因子C會(huì)計(jì)算線-線、線-圓、圓-圓極化情況下的極化失配因子橢圓極化分解問題不做要求24.有效面積B公式（1-86）會(huì)利用有效面積公式推導(dǎo)Frr

5、is公式：（8-7）,并知道該公式的應(yīng)用條件25.等效噪聲溫度A了解外部噪聲的成分和波段公式（1-88）的物理意義如何提高信噪比能夠區(qū)別天線的等效噪聲溫度和天線的物理溫度26.【第2章對(duì)稱振子】對(duì)稱振子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用A27.對(duì)稱振子的電流分布B會(huì)用公式（2-1）繪制對(duì)稱振子的電流分布，并知道對(duì)稱振子天線是一種駐波天線了解振子半徑對(duì)電流分布的影響28.對(duì)稱振子輻射場(chǎng)B能夠理解對(duì)稱振子的輻射場(chǎng)是電基本振子輻射場(chǎng)的標(biāo)里積分理解波程差對(duì)遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)幅度和相位的影響不相同公式（2-68）從陣元和陣因子角度理解對(duì)稱振子輻射場(chǎng)29.對(duì)稱振子的方向圖B了解對(duì)稱振子的歸一化方向圖和不歸一化方向圖的區(qū)別能夠從波的干涉

6、的角度解釋振子長(zhǎng)度和方向圖關(guān)系的規(guī)律了解短振子和電基本振子的聯(lián)系和區(qū)別公式（2-1518）30.對(duì)稱振子的方向性系數(shù)B附表131.對(duì)稱振子的輸入阻抗，平均特性阻抗，半波振子，全波振子，籠型振子A了解等效傳輸線法，知道對(duì)稱振子天線和終端開路線的差異了解平均特性阻抗z0a的概念，了解振子直徑和z0a的關(guān)系，了解z0a和有耗傳輸線衰減系數(shù)的關(guān)系，z0a和輸入阻抗的關(guān)系（圖2-9）了解籠型振子的概念了解半波振子和全波振子的特點(diǎn)32.末端效應(yīng)A了解末端效應(yīng)的概念及后果33.對(duì)稱振子的饋電方法，X/4扼流套平衡器，U形管平衡器，分流式平衡器，雙線饋電B了解平衡和匹配的概念了解常用傳輸線的特性阻抗參數(shù)理解三

7、種常用同軸式平衡器的工作原理，會(huì)繪制它們的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖了解4阻抗變換器和枝節(jié)調(diào)配，能繪制使用雙線傳輸線饋電的對(duì)稱振子天線34.【第3章天線陣的方向特性】天線陣的概念及分類，天線陣分析A天線陣的阻抗特性不做要求35.一兀天線陣，方向圖乘法定理，常見的三種二元陣C會(huì)結(jié)合圖3-1推導(dǎo)公式（3-45）理解方向圖乘法定理知道陣因子方向圖是圍繞天線陣軸線回轉(zhuǎn)的圖形，并能應(yīng)用會(huì)推導(dǎo)常見的三種二元陣的陣因子，并能夠繪制出大致圖形能利用方向圖乘法定理推導(dǎo)常見線天線組成的常見二元陣列的方向性函數(shù)，并能繪制出E面和H面等主平面的方向圖36.均勻直線天線陣，通用方向圖曲線，常見的均勻直線陣C公式（3-3234）,圖3-1

8、3附表2公式（3-38）能從z變換的角度理解禺散陣的輻射場(chǎng)表達(dá)式*37.不出現(xiàn)柵瓣的條件A知道dV/2即可38.相控陣天線A了解相控陣天線的基本原理：公式（3-38）39.地面對(duì)天線性能的影響，二次輻射A了解二次輻射的概念和效果40.鏡像法，等效的等幅二元陣列C要求掌握無(wú)限大理想導(dǎo)體平面上方的水平電流和豎直電流的鏡像，掌握用邊界條件判斷電流鏡像的方法*會(huì)用鏡像法求解理想地面影響的問題公式（3-7778）,圖3-2324的變化趨勢(shì)會(huì)分析理想地面上方的常見二元陣列的方向性函數(shù)，并能繪制指定平面的簡(jiǎn)圖41.實(shí)際地面對(duì)天線性能的影響A了解實(shí)際地面對(duì)天線影響的結(jié)果42.【第4章常用線天線】常用的線天線舉

9、例A只要求了解5種常用線天線:水平振子、單極天線、引向天線、對(duì)數(shù)周期天線和螺旋天線43.水平對(duì)稱振子B水平對(duì)稱振子的架設(shè)和饋電方法，了解公式（4-3）能夠理解考慮了地面影響的水平振子的方向圖的變化規(guī)律（從等幅反相二元陣的角度），公式（4-12）考慮了地面影響的水平振子的方向性系數(shù)D的變化44.直立振子B了解不冋波段時(shí)直立振子的結(jié)構(gòu)公式（4-45）理解鞭天線的輸入阻抗和方向性系數(shù)和雙極天線的關(guān)系了解常見的提咼鞭天線輻射效率的方法，圖4-545.引向天線A了解八木-宇田天線名稱的由來(lái)了解引向天線饋源的種類了解引向天線的工作原理有源振子、引向器和反射器在中心頻點(diǎn)的阻抗特點(diǎn)反射器和引向器的尺寸選擇46

10、.半波折合振子B能夠根據(jù)圖4-13解釋半波折合振子天線的輸入阻抗是半波振子天線的4倍能夠解釋半波折合振子的帶寬要大于半波振子47.對(duì)數(shù)周期天線A了解超寬帶天線的概念，知道對(duì)數(shù)周期天線是一種超寬帶天線了解對(duì)數(shù)周期天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)：周期律T、周期lnT集合線、父叉饋電傳輸區(qū)、輻射區(qū)、未激勵(lì)區(qū)、對(duì)數(shù)周期天線各振子的相位關(guān)系對(duì)數(shù)周期天線的饋電方式與最大輻射方向48.螺旋天線A知道螺旋天線是一種行波天線了解螺旋天線的結(jié)構(gòu)了解螺旋天線的三種工作模式了解軸向模螺旋天線的工作原理，會(huì)根據(jù)螺旋線纏繞方式判斷輻射的圓極化電磁波的旋向49.【第5章面天線輻射基礎(chǔ)】常用面天線舉例A能夠列舉出常見的三種面天線知道面天線的

11、基本結(jié)構(gòu)了解近似法，知道該方法一般只適用于求解主瓣區(qū)域內(nèi)的輻射場(chǎng)50.等效原理A會(huì)寫出公式（5-1）51.面元輻射B會(huì)根據(jù)等效原理的公式（5-1）寫出面元的等效電、磁流元表達(dá)式公式（5-1114）知道面元的歸一化方向性函數(shù)是一個(gè)回轉(zhuǎn)體表面52.矩形口徑均勻場(chǎng)B公式（5-17）,知道該公式是如何推導(dǎo)的知道口徑的遠(yuǎn)區(qū)輻射場(chǎng)和口徑場(chǎng)分布的對(duì)應(yīng)關(guān)系：公式（5-18）知道面元的作用類似一個(gè)反射器知道矩形口徑均勻場(chǎng)和均勻平面波的關(guān)系口徑場(chǎng)和遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)的傅立葉變換關(guān)系*記住公式（5-2628）,并會(huì)應(yīng)用53.矩形口徑余弦場(chǎng)A知道矩形口徑余弦場(chǎng)的含義了解矩形口徑余弦場(chǎng)的口徑利用系數(shù)為8/n0.81了解口徑利用系數(shù)

12、的含義54.圓形口徑均勻場(chǎng)A附表355.口徑場(chǎng)相差對(duì)輻射的影響A附表456.【第6章常用面天線】喇叭天線A了解如下幾種喇叭天線的基本結(jié)構(gòu)：H面扇形喇叭，E面扇形喇叭，尖頂角錐喇叭,楔形角錐喇叭，圓錐喇叭了解喇叭天線的特點(diǎn)和用途例題157.旋轉(zhuǎn)拋物面天線A旋轉(zhuǎn)拋物面天線的結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)拋物面天線的工作原理58.卡塞格倫天線A卡塞格倫天線的結(jié)構(gòu)和用途卡塞格倫天線的工作原理卡塞格倫天線的優(yōu)缺點(diǎn)59.【第8章天線測(cè)量】天線測(cè)量的對(duì)象A了解天線測(cè)量的對(duì)象：方向圖、增益、阻抗天線測(cè)量的意義60.天線場(chǎng)區(qū)的劃分A知道近區(qū)、中區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)的大致劃分方法了解傳統(tǒng)的天線測(cè)量屬于遠(yuǎn)區(qū)測(cè)量61.取小測(cè)試距離相位條件、橫向幅度條

13、件和縱向幅度條件B會(huì)選擇使用公式（8-34）公式（8-5）,知道天線口徑最大尺寸的計(jì)算方法（矩形對(duì)角線、圓形直徑）例題2公式（8-6）會(huì)綜合選擇最小測(cè)試距離62.測(cè)試場(chǎng)地A了解微波暗室的結(jié)構(gòu)和基本原理知道高架天線測(cè)試法和斜天線測(cè)試法63.方向圖測(cè)量A了解固定天線法和旋轉(zhuǎn)天線法的收發(fā)天線運(yùn)動(dòng)規(guī)律了解利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、自動(dòng)測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)、輔助天線和計(jì)算機(jī)測(cè)試天線方向圖的基本原理（附圖1）64.增益測(cè)量B了解比較法、兩相同天線法和三天線法的應(yīng)用條件和操作方法65.輸入阻抗的測(cè)量A了解矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀會(huì)根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試所得的s11參數(shù)計(jì)算輸入阻抗：Zin=Z0（1+S11）/（1-S11）66.駐波比

14、測(cè)量A會(huì)根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試所得的S11參數(shù)計(jì)算駐波比：z=（1+is11i）/（1-is11i）附表1常見天線的方向性系數(shù)（電基本振子，磁基本振子，短振子，半波振子，全波振子，半波折合振子）類型/參數(shù)方向性函數(shù)方向性系數(shù)效率和增益有效長(zhǎng)度輻射電阻有效面積極化帶寬公式(1-25)(1-37)（1-45）（1-55）（1-43）（1-46）（1-85）電基本振子|sinO|1.5l80K2廠l&丿20.1192電流方向磁基本振子|sinO|1.5kS320兀4(S、2/0.119A2電流方向短振子|sin6|1.5l20(kl)40.119k2電流方向半波振子COS(COS0)2sin01.6

15、4九冗73.1Q0.1312電流方向較寬全波振子兀COS2(qCOS0)sin02.42九冗200Q0.19A2電流方向窄半波折合振子COS(COS0)2sin01.642九冗4X73.1Q0.1312電流方向?qū)捀奖?三種常見的均勻直線陣波瓣特性及方向性系數(shù)DCNdk）注意：僅要求會(huì)排列順序類型/參數(shù)FNBWHPBW1stSLLD邊射陣20.886九-13.5dB2Nd九NdNd普通端射陣2.828九Nd1.881幾Nd-13.5dB4Nd九強(qiáng)方向性端射陣2丙Nd1.06九Nd-9.5dB-”Nd1.789x4九附表3口徑場(chǎng)分布及其輻射特性分布/參數(shù)HPBW1stSLLDV矩形E=E0s051

16、1/D-13.2dB/S4兀一九21矩形E=Ecosnx/Ds0681/D-23dBS4兀丄x0.81九20.81圓形E=E0s0581/D-17.7dB/S4兀一九21附表4口徑場(chǎng)相差對(duì)輻射的影響偏差種類對(duì)方向圖的影響直線率相位偏差最大輻射方向偏移。平方率相位偏差零點(diǎn)模糊、主瓣展寬、主瓣分裂、方向性系數(shù)下降。立方率相位偏差最大輻射方向的偏轉(zhuǎn)、方向圖不對(duì)稱、主瓣一側(cè)產(chǎn)生較大副瓣?！纠}1】在給定了增益和工作波長(zhǎng)的情況下，設(shè)計(jì)由理想導(dǎo)體制作的最佳喇叭天線的口徑尺寸的求解過程如下：（1）首先確定喇叭波導(dǎo)的尺寸a和b,請(qǐng)寫出單模傳輸時(shí)a和b與波長(zhǎng)九滿足的關(guān)系:av九v2a九2b2）確定了a和b以后，

17、依次列寫最佳喇叭所滿足的兩個(gè)關(guān)系式（不要求）：D=*3九RTOC o 1-5 h zxxD=、2XRyy根據(jù)給定的增益G和工作波長(zhǎng)九，結(jié)合最佳喇叭的口面利用系數(shù)v就可以確定Dx和（3）Dy的關(guān)系式，請(qǐng)寫出這個(gè)關(guān)系式:DD=邑xy4kV（4）請(qǐng)寫出v的值:v=0.51【例題2】某圓錐喇叭天線A口面直徑為20cm,工作波長(zhǎng)為3.0cm，H面主瓣內(nèi)的方向性3kpl函數(shù)可以用公式F伸）=10-100表示，p以度為單位，取值范圍0W5。若采用該喇叭A作為發(fā)射天線，測(cè)試另一個(gè)口面直徑為10cm的相同波段的圓錐喇叭B的方向圖，請(qǐng)計(jì)算：1僅滿足相位條件（接收天線中心和邊緣處的最大相差不超過n/8）的最小測(cè)試距

18、離；2僅滿足幅度條件（接收天線中心和邊緣處的最大幅度比不超過0.25dB）的最小測(cè)試距離;3設(shè)發(fā)射天線A的發(fā)射功率為10mW,增益為23dB,不計(jì)線纜損耗，若接收天線B的口面利用系數(shù)為056,則B天線按照1、2確定的最小測(cè)試距離擺放所能獲得的最大接收功率是多少？【解】c（D+D）2“1r=2+2=600cmmin九_(tái)3QIF）=1Oioo,|g5,20lgF（p）=_0.61pl_0.25dBIpl0.4167D/2實(shí)際上要求一2687.5cmrminmin3取rmin=687.5cm，minGGrt九丫4兀廠i丿minPt=10mW=1OX1O-3W,Gt=23dB=200，v=056D2Pr=148pW附圖1利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、自動(dòng)測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)、輔助天線和計(jì)算機(jī)測(cè)試天線方向圖和增益的基本原理框圖發(fā)射天線測(cè)試電纜轉(zhuǎn)臺(tái)I；微波暗室區(qū)域升降臺(tái)天線夾演示實(shí)驗(yàn)問題匯總1、微波暗室包括吸收層和屏蔽層兩部分組成，請(qǐng)回答這兩部分是用什么材料實(shí)現(xiàn)的？2、請(qǐng)分析一下微波暗室的吸收層的工作原理。3、請(qǐng)簡(jiǎn)述微波暗室屏蔽層所使用的關(guān)鍵技術(shù)。4、簡(jiǎn)述標(biāo)準(zhǔn)喇叭天線的結(jié)構(gòu)，并說(shuō)明它的增益與哪些因素有關(guān)。5、我們所使用的微波暗室，收發(fā)天線之間的距離為54m,發(fā)射天線口徑為25cmx20cm,工作頻率為1-18GHz，接收天線口徑為30cmx25cm,工作頻率為0.5-5GHz，請(qǐng)問能否測(cè)試出接收天線上限工作頻率