偶極子天線PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1偶極子天線偶極子天線第1頁/共44頁第2頁/共44頁第3頁/共44頁第4頁/共44頁第5頁/共44頁電偶極子的方向性函數(shù)第6頁/共44頁第7頁/共44頁第8頁/共44頁第9頁/共44頁第10頁/共44頁第11頁/共44頁第12頁/共44頁偶極子天線的輻射場與方向性輻射場電偶極子輻射場： 對稱振子上線元dz在遠(yuǎn)區(qū)的輻射場：r觀察點至單元電流 的距離。射線至天線軸的夾角。jkrzerdzIjdEsin60jkrmerdzzlkIjdEsin)(sin60第13頁/共44頁在遠(yuǎn)區(qū)，近似認(rèn)為 是平行的在分母中，在相位中orrr和21,0rr 0coscoszzz001rrr0coscoszzz

2、002rrr第14頁/共44頁代入積分式： 偶極子天線輻射場表示式00sincos)coscos(60)(sinsin600cos0jkrmlljkzjkrmlleklklrIjdzezlkerIjdEE第15頁/共44頁1）方向性函數(shù)歸一化方向性函數(shù)：)(60sincos)coscos(6000frIklklrIEmmsincos)coscos()(klklfsincos)coscos(1)()(maxmaxklklfffF第16頁/共44頁半波對稱振子 E面 H面 半波對稱振子的方向圖 sin)cos2cos()(F190, 4/max0fl時05 . 0782 0.5 130210602

3、40902701203001503301800 0.2 0.4 0.6 0.8 13021060240902701203001503301800第17頁/共44頁2 L = /22L = 2 L = 22 L = 3/2四種長度的對稱天線方向圖四種長度的對稱天線方向圖sincos2cos)(fsin1)coscos()(fsincos23cos)(fsin1cos2cos)(f半 波 天半 波 天線線全 波 天全 波 天線線第18頁/共44頁第19頁/共44頁形成天線不同方向性的主要因素：基本元的方向性；天線上電流的振幅和相位分布；各基元到遠(yuǎn)區(qū)觀察點的射線間的行程差。第20頁/共44頁dklk

4、ldRRIPdklkldIPdEdrPmm202022020220022sincoscoscos3021sincoscoscos230sin2偶極子天線的輻射功率和輻射電阻第21頁/共44頁 4201 . 0,klRkal第22頁/共44頁前面求得的輻射電阻是在遠(yuǎn)區(qū)積分得到的，沒有考慮近區(qū)場。如果作一閉合面緊靠振子表面，這時波印廷矢量沿表面的積分所得的功率應(yīng)既有實部又有虛部。實部功率產(chǎn)生脫離振子電流和電荷的輻射場，虛部表示無功功率，它表示受振子電流和電荷牽制的，并與電流和電荷形成統(tǒng)一體，不能分割開的儲能場。第23頁/共44頁lxxzzxdzadSPHESHES020*22121柱面上的波印廷矢

5、量的法向分量，z方向上的積分為零第24頁/共44頁dzIEIIZZIIPdzIEPZlxmmmmZlx*0*0221jXRZ第25頁/共44頁2021-12-9第26頁/共44頁klklklRRklIIRIIRRIRIRIRIPAAAmmAAmAAA222020202020sinZZsinXXsin,sin,21，同理可以得到：功率和輻射功率相等導(dǎo)體制成的，那么輸入如果認(rèn)為振子是由理想為輸入阻抗的實數(shù)部分為振子的輸入電流天線的輸入功率為：第27頁/共44頁實際上振子上的電流不是按正弦規(guī)律分布的，在一些情況下上面的方法是不適用的。第28頁/共44頁2021-12-9第29頁/共44頁用等效傳輸線

6、法求輸入阻抗（1）傳輸線與對稱振子的區(qū)別傳輸線上沿線分布參數(shù)是均勻的其特性阻抗為：式中 為兩導(dǎo)線間的距離。 a 為導(dǎo)線半徑 dadWln1200第30頁/共44頁b. 傳輸線不是輻射系統(tǒng)而天線是輻射系統(tǒng)?？蓪ⅲ?天線的輻射能量傳輸線的損耗能量 天線 有損耗的開路傳輸線 第31頁/共44頁 將振子輻射的功率等效為沿天線臂的電阻損耗，且此損耗電阻均勻地分布在天線臂上。設(shè)振子單位長度損耗電阻為 整個振子的損耗功率為 將 代入上式得1RRIdzRIPmlzr20122121)(sinzlkIImZ)22sin1 (21klkllRR第32頁/共44頁根據(jù)傳輸線理論電感單位長度電阻抗為理想傳輸線的特性阻

7、為相位常數(shù)衰減常數(shù)，為傳播常數(shù)，入阻抗為的終端開路傳輸線的輸，特性阻抗為長度為,21,cot1111LRWLRjWWkjklWZwlttAadWtln120第33頁/共44頁12ln120)2ln(12010aldzazlWlatWR21kjWWt1adWtln120不考慮損耗是偶極子天線的平均特性阻抗第34頁/共44頁kjWWaa1偶極子天線的特性阻抗為aaWR21AAaaaaaAjXRkllchklshjkllchlshkjWlWZ2cos222cos221cot偶極子天線的輸入阻抗第35頁/共44頁第36頁/共44頁在偶極子天線長度確定的情況下，隨著頻率的變化，方向圖或最大輻射方向會改變

8、，副瓣電平可能增大，阻抗匹配將變壞等。因此，對一個特定的偶極子天線就應(yīng)該具有通頻帶的概念。阻抗隨頻率的變化很大，因此經(jīng)常以阻抗特性來定義偶極子天線的通頻帶。天線輸入阻抗的變化會引起天線電壓駐波比的變化，通常根據(jù)一個天線的工作條件和要求給出一個允許的最大電壓駐波比來定義天線的通頻帶。第37頁/共44頁707. 011vvss5 . 02相應(yīng)的功率反射系數(shù)為比的通頻帶。為滿足要求的電壓駐波的一半，所以上吸收的功率為諧振是，則時的增加到）時，其電抗從（或頻率變?yōu)?，天線與饋線匹配。當(dāng)，電抗為為時輸入電阻在（諧振頻率）例如天線的工作頻率為2102012100200,fffRRffffffRffAAA第3

9、8頁/共44頁klWXlAAcot35. 0時可以得到：當(dāng)根據(jù)上述要求，在通頻帶邊界頻率上天線的輸入電阻等于輸入電抗，得到lvffvklklWRWvffvkRlkWXooAAAAAA4,22, 0cotarctan2,22cot11111第39頁/共44頁相對通頻帶為aaRWfffffarctan212220010。時天線的通頻帶就越寬越大或振子半徑越大越小或可以看出當(dāng)aaRW第40頁/共44頁當(dāng)天線的輸入電抗為零時，稱為發(fā)生了諧振，從圖中可以看到天線電抗為零時，天線長度總是略小于四分之波長的整數(shù)倍。這種現(xiàn)象稱為天線的縮短效應(yīng)。這種現(xiàn)象是由于終端集中了過多的電力線造成的。電力線集中等效在末端加有電容，該電容可以用一段開路的雙線傳輸線代替。因此末端電流不為零，振子好像在末端加長了一段。振子半