微波技術(shù)與天線-天線（一）

2016年9月初步投入使用的世界最大口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡工程FAST，位于貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣克度鎮(zhèn)金科村的大窩凼，該望遠(yuǎn)鏡口徑為500米口徑，占地約30個(gè)足球場(chǎng)大小。天線緒論天線緒論魚(yú)骨形天線愛(ài)國(guó)者車載無(wú)源相控陣火控雷達(dá)天線緒論天線發(fā)展史安培庫(kù)侖法拉第麥克斯韋高斯天線緒論天線發(fā)展史海因里?！ず掌?HeinrichHertz,1857-1894)1886年赫茲的火花隙實(shí)驗(yàn)天線緒論天線發(fā)展史海因里?！ず掌?HeinrichHertz,1857-1894)1886年，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在，并證明了電磁波的速度與光速相同。1887年，發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)，后來(lái)愛(ài)因斯坦對(duì)光電效應(yīng)以正確的解釋，對(duì)量子理論的發(fā)展起了根本性作用。1889年，赫茲指出：光是一種電磁現(xiàn)象。1882年，發(fā)表了關(guān)于接觸力學(xué)的著名文章“關(guān)于彈性固體的接觸(Onthecontactofelasticsolids)”，開(kāi)創(chuàng)了接觸力學(xué)學(xué)科。天線緒論天線發(fā)展史波波夫馬可尼金屬屑檢波器（1890年由法國(guó)物理學(xué)家布蘭發(fā)明）“雷電指示器”“無(wú)線電之父”天線緒論天線發(fā)展史波波夫1887年，成功重復(fù)了赫茲的實(shí)驗(yàn)。1894年，制成了一臺(tái)無(wú)線電接收機(jī)，并第一次在接收機(jī)上使用了天線。制成“雷電指示器”。1895年5月7日，在彼得堡俄國(guó)物理化學(xué)會(huì)的物理分會(huì)上，波波夫宣讀了論文《金屬屑同電振蕩的關(guān)系》，并且表演了他發(fā)明的無(wú)線電接收機(jī)。這一天即為無(wú)線電發(fā)明日。1896年3月24日，波波夫和助手雷布金在俄國(guó)物理化學(xué)協(xié)會(huì)的年會(huì)上，正式進(jìn)行了用無(wú)線電傳遞莫爾斯電報(bào)碼的表演，發(fā)報(bào)距離250米，報(bào)文內(nèi)容“海因里希?赫茲”，這是世界上第一份電報(bào)。天線緒論天線發(fā)展史馬可尼1895年，發(fā)明無(wú)線電收?qǐng)?bào)機(jī)（用煤油桶展開(kāi)的大鐵板作為天線），收發(fā)距離2.7公里。1896年，在英國(guó)其試驗(yàn)成果可用于14.4公里距離的通訊取得專利。1897年，在倫敦成立“馬可尼無(wú)線電報(bào)公司”，又在斯佩西亞(Spezia)向意大利政府演示了12英里(19km)的無(wú)線電信號(hào)發(fā)送。1899年，應(yīng)法國(guó)政府之請(qǐng)，建立越過(guò)海峽的英法無(wú)線電通訊。1900年，為其"調(diào)諧式無(wú)線電報(bào)"取得了著名的第7777號(hào)專利。1901年，在英國(guó)與紐芬蘭之間(三千五百四十公里)，實(shí)現(xiàn)橫過(guò)大西洋的無(wú)線電通訊，使無(wú)線電達(dá)到實(shí)用階段。天線緒論天線發(fā)展史天線緒論天線發(fā)展史20世紀(jì)初期中、長(zhǎng)波段

20世紀(jì)20~30年代長(zhǎng)中短波段（線天線）電離層三極電子管

20世紀(jì)30年代微波段

波導(dǎo)縫隙天線、喇叭天線、拋物反射面天線、透鏡天線單脈沖、相控陣

20世紀(jì)70年代微帶天線目前減小尺寸、寬帶和多波段工作、智能方向圖控制

天線緒論天線發(fā)展史超寬帶天線國(guó)際安檢領(lǐng)域目前已經(jīng)開(kāi)始推廣電磁波穿透成像探測(cè)儀波音-A160T雷達(dá)檢測(cè)隱蔽在茂密叢林下的人體目標(biāo)天線緒論天線發(fā)展史通信天線通信基站天線手機(jī)天線天線緒論天線發(fā)展史相控陣天線AN/AGP-77機(jī)載多功能有源相控陣?yán)走_(dá)(用于F22飛機(jī)上)天線緒論天線發(fā)展史等離子體天線天線緒論天線基本概念無(wú)線電通信系統(tǒng)的基本框圖天線緒論天線基本概念

天線是能有效進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換和定向輻射或接收電磁波的極化器件。天線是能量轉(zhuǎn)換器件；天線是方向性器件；天線是極化器件；天線是饋線的負(fù)載；天線是開(kāi)放系統(tǒng)；天線必須具有一定的頻帶寬度。定義

天線緒論天線基本概念按用途分發(fā)射接收按頻帶特性分窄帶超寬帶寬帶按頻率分長(zhǎng)波中波短波超短波微波按工作性質(zhì)分通信天線導(dǎo)航天線雷達(dá)天線廣播天線測(cè)向天線按極化特性分線極化橢圓極化圓極化按發(fā)展階段分傳統(tǒng)天線現(xiàn)代天線按方向性分弱方向性銳方向性定向全向分類

天線緒論天線基本概念按結(jié)構(gòu)分線天線面天線對(duì)稱振子天線八木天線喇叭天線螺旋天線拋物面天線分類

天線緒論天線基本概念分析方法

嚴(yán)格求解確定天線上的電流分布或是包圍場(chǎng)源的體積表面上的電磁場(chǎng)分布，內(nèi)場(chǎng)問(wèn)題根據(jù)一給定的電流分布或是包圍場(chǎng)源的體積表面上的電磁場(chǎng)分布求空間輻射場(chǎng)分布，外場(chǎng)問(wèn)題（線性疊加）

輻射元（基本元）：電流元（電基本振子）磁流元（磁基本振子）面元（惠更斯元）近似數(shù)值解法Maxwell方程+邊界條件電基本振子一段載有高頻電流的短細(xì)導(dǎo)線矢量位電基本振子的輻射場(chǎng)求解電磁場(chǎng)電基本振子的輻射場(chǎng)求解近場(chǎng)區(qū)（感應(yīng)場(chǎng)）遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)（輻射場(chǎng)）忽略中間場(chǎng)區(qū)附近且電磁場(chǎng)的區(qū)域劃分電基本振子的輻射場(chǎng)分析忽略或近區(qū)場(chǎng)（感應(yīng)場(chǎng)）感應(yīng)場(chǎng)且似穩(wěn)場(chǎng)與靜電場(chǎng)中的電偶極子的電場(chǎng)相似與恒定電流的磁場(chǎng)相似電場(chǎng)磁場(chǎng)相位相差900，坡印亭矢量為虛數(shù)，電磁能量來(lái)回振蕩，無(wú)能量向外輻射。感應(yīng)場(chǎng)電基本振子的輻射場(chǎng)分析忽略或遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)（輻射場(chǎng)）輻射場(chǎng)忽略電基本振子的輻射場(chǎng)分析輻射場(chǎng)電基本振子的輻射場(chǎng)分析（1）電場(chǎng)、磁場(chǎng)只有Eθ，Hφ兩個(gè)分量，空間取向相互垂直，時(shí)間同相，坡印亭矢量為實(shí)數(shù)，右手螺旋，TEM球面波。輻射場(chǎng)（2）輻射場(chǎng)強(qiáng)度與電基本振子的電流和電長(zhǎng)度成正比、與距離成反比；電基本振子的輻射場(chǎng)分