第二章 天線特性參數(shù)

第二章天線的特性參數(shù)天線特性參數(shù)機械特性參數(shù)：形狀，尺寸，材料，可靠性等電特性參數(shù)一次參數(shù)：方向性圖，輸入阻抗，效率二次參數(shù)：方向性系數(shù)，增益，波瓣寬度，前后比，極化特性等第一節(jié)天線的輻射功率和輻射電阻輻射功率：在單位時間內(nèi)通過球面向外輻射的電磁能量的平均值。例：求電偶極子的輻射功率？zxyrI通過小面積ds的功率為將代入，得：在自由空間，電偶極子的輻射功率為：2.輻射電阻：將輻射功率視為一個電阻所消耗的功率，并使流過電阻的電流等于天線上的電流振幅，則該電阻就稱為天線的輻射電阻。根據(jù)定義，稱為輻射電阻例：求電偶極子的輻射電阻？電偶極子的輻射功率為：在自由空間中，第二節(jié)天線的方向性天線的輻射場強與方向有關(guān)的特性，稱為天線的方向性。以電偶極子為例：一、天線的方向性函數(shù)和方向性圖用于表示天線方向性特性的函數(shù)：電偶極子的方向性函數(shù)電偶極子的方向性圖赤道面：與天線軸垂直并經(jīng)過天線中心的平面。子午面：包含天線軸的平面。1）電偶極子在赤道面內(nèi)的方向性函數(shù)和方向性圖：2）電偶極子在子午面內(nèi)的方向性函數(shù)和方向性圖：二、天線的歸一化方向性函數(shù)和歸一化方向性圖歸一化方向性函數(shù)：天線輻射場與最大方向上的場強值之比?！从沉颂炀€在不同方向的場分布。歸一化方向性圖：表示歸一化方向性函數(shù)的空間立體圖形。

通常用兩個互相垂直的平面上（子午面和赤道面/E面和H面）的平面圖來表示。CDMA天線CDMA垂直極化定向天線三、方向性圖的主瓣寬度和旁瓣電平主瓣寬度：主瓣電平的最大值降到該值的0.707倍（即-3dB）時，兩個方向之間的張角寬度。在方向性圖中，一般有兩個或更多個波瓣。在這些波瓣中，最大輻射方向所在波瓣稱為主瓣，其余波瓣稱為旁瓣。

－3dB點峰值－3dB點旁瓣電平：相對主瓣最大值的比值。3.前后抑制比：方向圖中，前后瓣最大值之比稱為前后比，記為F/B。前后比越大，天線的后向輻射（或接收）越小。前后比F/B的計算：F/B=10Lg{（前向功率密度）/（后向功率密度）}第三節(jié)天線的方向性系數(shù)定義：天線輻射功率一定，在任意方向輻射功率密度與相等的輻射功率均勻輻射時的平均功率密度之比。2.物理意義：由于天線有方向性，使某方向的輻射功率密度比均勻輻射時增加的倍數(shù)D。實際上，D反映了天線集中輻射能量的特性。3.方向性系數(shù)的求法：1）已知歸一化方向性函數(shù)求D先求全向天線(點源)均勻輻射時的平均輻射功率密度:點源通過球面無窮小單位面積的功率為：在任意方向通常方向性系數(shù)指的是天線最大輻射方向上的方向性系數(shù)，此時，2）已知天線的輻射電阻和最大輻射方向的方向性函數(shù)，求D當(dāng)天線位于自由空間時，；在最大輻射方向上，大多數(shù)簡單常規(guī)天線的最大場強值又例：求電偶極子的方向性系數(shù)？解：第四節(jié)天線的增益定義：在任意方向,輻射功率密度與將相等的輸入功率均勻輻射時的平均功率密度之比，即天線增益為：2.物理意義：為了在觀察點有相等的輻射功率密度，方向性天線的輸入功率應(yīng)小于均勻輻射天線輸入功率的G倍。

dBi：表示比較對象是各向均勻輻射的理想點源；

dBd：表示以半波對稱振子為比較對象。3.增益的單位：4.近似計算方法：1）若已知天線在E面和H面的方向性圖，則在E面和H面上，以度為單位的波瓣寬度。2）天線主瓣寬度越窄，增益越高。對于一般天線，可用下式估算其增益：3）對于拋物面天線，可用下式近似計算其增益：式中，D為拋物面直徑；λ0為中心工作波長。4）對于直立全向天線，可用下式近似計算其增益：式中，l為天線長度；λ0為中心工作波長。定義：天線輻射功率與輸入有功功率的比值，稱為天線的效率。第五節(jié)天線的效率2.物理意義：

表示有百分之幾的高頻電流的輸入有功功率轉(zhuǎn)變成了輻射出去的電磁波能量。結(jié)論：

越大，越小，天線的就越高。在工程設(shè)計中，往往給定，這時就需要降低來提高天線的效率。3.天線方向系數(shù)和天線增益的關(guān)系：第六節(jié)天線的有效長度定義：用一等效天線代替被研究天線，此等效天線上的電流是以被研究天線的輸入電流振幅均勻分布，并在最大輻射方向產(chǎn)生與被研究天線相等的電場強度。則等效天線的長度就稱為被研究天線的有效長度。等效天線實際為一電偶極子2.天線有效長度的求法：1）根據(jù)定義先求出被研究天線在最大輻射方向上的電場振幅值，令其與電流元的最大場強值相等即可。2）通過電流矩求有效長度前提條件：已知被研究天線的電流分布。3）利