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(chǎng)、磁場(chǎng)、輻射強(qiáng)度、相位、極化、軸比等電基本振子的輻射電場(chǎng)遠(yuǎn)場(chǎng)幅度方向圖：對(duì)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(chǎng)遠(yuǎn)場(chǎng)歸一化幅度方向圖：對(duì)稱振子的輻射方向圖（L小于半波長(zhǎng)）：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(chǎng)矢量平面內(nèi)的輻射方向圖電基本振子一個(gè)波長(zhǎng)的對(duì)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(chǎng)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(chǎng)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(duì)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(gè)方向時(shí)的輻射強(qiáng)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(cè)得電基本振子在45度方向r=5km處，電場(chǎng)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(duì)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(zhǎng)度概念： 是被等效天線的輻射場(chǎng)。 是等效后長(zhǎng)度為le的電流產(chǎn)生的場(chǎng)。有效長(zhǎng)度090maxmax( , )( , )EE 半波振的等效長(zhǎng)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(chǎng) 矢量端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)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(gè)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(lái)波方向且接收機(jī)負(fù)載匹配） 定義：loutePASS為來(lái)波的功率流密度參數(shù)反映了天線“截獲”來(lái)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(lái)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(gè)天線在作為發(fā)射天線和接收天線時(shí)