微波與天線二元天線陣

微波與天線-二元天線陣微波與天線二元天線陣共23頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!天線陣的輻射1.什么是天線陣？

由若干個輻射單元以各種形式（如直線、圓環(huán)、三角和平面等）在空間排列組成的天線系統(tǒng)稱為天線陣。2.控制天線陣輻射的因素有哪些？陣元數(shù)目；陣元排列方式；陣元間距；每個陣元的饋電電流的大小和相位。

3.二元陣的輻射場(a)縱向二元陣(b)橫向二元陣

二元陣是由相隔一定距離的兩個輻射元組成。微波與天線二元天線陣共23頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!兩單元的輻射電場分別為：（1）縱向等幅二元陣：

單元輻射電場的幅值

單元的方向性函數(shù)

該二元陣的輻射電場：

其中：稱為陣因子，用表示：(a)縱向二元陣遠(yuǎn)區(qū)情況：微波與天線二元天線陣共23頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!同理，兩單元的輻射電場分別為：（2）橫向等幅二元陣：

遠(yuǎn)區(qū)情況：該二元陣的輻射電場：

其中：(b)橫向二元陣

NM所以：比較這兩種二元陣，其輻射場的表達(dá)式形式相同，不同的是兩陣元的相位差表示式不一樣。微波與天線二元天線陣共23頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!

令φ=0,即得二元陣的E面方向圖函數(shù):令θ=π/2，得到二元陣的H面方向圖函數(shù):微波與天線二元天線陣共23頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!解:由題意知,d=λ/2,ζ=0,H面方向圖得到二元陣的H面方向圖函數(shù)為微波與天線二元天線陣共23頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!最大輻射方向在垂直于天線陣軸（即φ=±π/2）方向。這種最大輻射方向在垂直于陣軸方向的天線陣稱為邊射式直線陣。這是由于在垂直于天線陣軸（即φ=±π/2）方向,兩個振子的電場正好同相相加,而在φ=0和φ=π方向上,由天線元的間距所引入的波程差為λ/2,相應(yīng)的相位差為180°,致使兩個振子的電場相互抵消,因而在φ=0和φ=π方向上輻射場為零。微波與天線二元天線陣共23頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!

解:由題意知,d=λ/2,ζ=π,二元陣的H面方向圖函數(shù)為方向圖呈“8”字形,但最大輻射方向在天線陣軸線方向（這種最大輻射方向在陣軸線方向的天線陣稱為端射式直線陣）。微波與天線二元天線陣共23頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!在垂直于天線陣軸（即φ=±π/2）方向,兩個振子的電流反相,且不存在波程差,故它們的電場反相抵消,而在φ=0和φ=π方向上,由天線元的間距所引入的波程差所產(chǎn)生的相位差正好被電流相位差所補(bǔ)償,因而在φ=0和φ=π方向上兩個振子的電場就同相相加了。

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解:將d=λ/4、ζ=-π/2代入公式，得到H面方向圖函數(shù)為在φ=0時輻射最大,而在φ=π時輻射為零,方向圖的最大輻射方向沿著陣的軸線（這也是端射陣）。請同學(xué)們自己分析其原因。微波與天線二元天線陣共23頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!將d=λ/4、ζ=π/2代入公式，得到E面方向圖函數(shù)為E面的陣方向圖函數(shù)必須考慮單個振子的方向性。微波與天線二元天線陣共23頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!

由上圖可見,單個振子的零值方向在θ=0°和θ=180°處,陣因子的零值在θ=270°處,所以,陣方向圖共有三個零值方向,即θ=0°、θ=180°、θ=270°,陣方向圖包含了一個主瓣和兩個旁瓣。

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上述三元陣是天線陣的一種特殊情況,即這種天線陣沒有旁瓣,稱為二項式陣。在N元二項式陣中,天線元上電流振幅是按二項式展開的系數(shù)Nn分布的,其中n=0,1,…,N1。解:這個三元陣可等效為由兩個間距為λ/2的二元陣組成的二元陣。這樣,元因子和陣因子均是一個二元陣。根據(jù)方向圖乘積定理，可得三元陣的H面方向圖函數(shù)為微波與天線二元天線陣共23頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!

元因子表示組成天線陣的單個輻射元的方向圖函數(shù),其值僅取決于天線元本身的類型和尺寸。它體現(xiàn)了天線元的方向性對天線陣方向性的影響。陣因子表示各向同性元所組成的天線陣的方向性,其值取決于天線陣的排列方式及其天線元上激勵電流的相對振幅和相位,與天線元本身的類型和尺寸無關(guān)。在各天線元為相似元的條件下,天線陣的方向圖函數(shù)是單元因子與陣因子之積。這個特性稱為方向圖乘積定理。如果天線陣由兩個沿x軸排列且平行于z軸放置的半波振子所組成,二元陣的電場強(qiáng)度模值:微波與天線二元天線陣共23頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!

例畫出兩個沿x方向排列間距為λ/2且平行于z軸放置的振子天線在等幅同相激勵時的H面方向圖。微波與天線二元天線陣共23頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!等幅同相二元陣(邊射陣)微波與天線二元天線陣共23頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!

例畫出兩個沿x方向排列間距為λ/2且平行于z軸放置的振子天線在等幅反相激勵時的H面方向圖。

微波與天線二元天線陣共23頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!等幅反相二元陣(端射陣)微波與天線二元天線陣共23頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!例畫出兩個平行于z軸放置且沿x方向排列的半波振子,在d=λ/4、ζ=-π/2時的H面和E面方向圖。微波與天線二元天線陣共23頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!天線陣的H面方向圖微波與天線二元天線陣共23頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!圖天線陣的E面方向圖微波與天線二元天線陣共23頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!