《天線與電波傳播》課件-18陣列天線

天線與電波傳播專題十陣列天線課堂設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容陣列天線的方向性常見直線式天線陣相控陣天線八木天線重點(diǎn)、難點(diǎn)陣列天線的方向性半波對(duì)稱振子D=1.64半波對(duì)稱振子E面方向圖半波對(duì)稱振子H面方向圖陣列天線的方向性問題1：為什么天線陣會(huì)擁有較高的方向性？？問題2：什么是天線陣？陣列天線的方向性天線陣定義：由若干相似天線元按照一定空間位置排列構(gòu)成的天線組叫做天線陣。相似天線元：結(jié)構(gòu)形式相同，空間取向、工作波長(zhǎng)也相同的陣列單元。它們空間輻射場(chǎng)方向圖函數(shù)相同。天線陣結(jié)構(gòu)形式：線陣、平面陣、立體陣。陣列天線的方向性天線陣的方向性增強(qiáng)原理單一理想點(diǎn)源的最大輻射電場(chǎng)陣列天線的方向性天線陣的方向性增強(qiáng)原理M二元陣的最大輻射電場(chǎng)結(jié)論在輻射功率不變的前提下，二元陣產(chǎn)生的最大電場(chǎng)是單個(gè)陣元產(chǎn)生電場(chǎng)的倍。若用N個(gè)陣元參與輻射，則總場(chǎng)是單個(gè)陣元產(chǎn)生電場(chǎng)的倍。陣列天線的方向性天線陣的方向性增強(qiáng)原理結(jié)論：由于波的干涉疊加作用，使天線陣在某些方向上的輻射加強(qiáng)，而在另外一些方向上的輻射減弱，實(shí)現(xiàn)了輻射功率在空間上的重新分布，這就是方向性增強(qiáng)原理。陣列天線的方向性天線陣的方向圖乘積定理半波對(duì)稱振子輻射電場(chǎng)大小兩半波對(duì)稱振子饋電電流間關(guān)系陣列天線的方向性天線陣的方向圖乘積定理單元因子陣因子等幅同相饋電陣列天線的方向性1、間距d2、饋電幅度比m3、饋電相位差β陣因子的三要素等幅二元陣的陣因子等幅同相饋電，間距變化。等幅二元陣的陣因子間距不變，等幅饋電，饋電相位變化。等幅同相饋電等幅反相饋電等幅二元陣的陣因子間距不變，饋電相位相差π，不等幅饋電m=0.5。等幅反相饋電不等幅反相饋電陣列天線的方向性

單元方向圖陣因子方向圖陣列方向圖

半波對(duì)稱振子二元陣方向圖常見直線式天線陣線陣：陣列單元在已知曲線上排列構(gòu)成了一維陣列。如圓環(huán)、螺旋線等曲線，均勻直線陣列是最簡(jiǎn)單的一維陣列（單元饋電幅度相等，間距相等）。均勻直線陣常見直線式天線陣在陣列垂直法向產(chǎn)生最大輻射的直線陣列稱為邊射直線陣。條件：等幅同相饋電。邊射直線陣列常見直線式天線陣在陣列軸向產(chǎn)生最大輻射的直線陣列稱為端射直線陣。端射直線陣列相位滯后的方向就是波的最大輻射方向條件：一、組成由輻射/接收器、移相器、饋電網(wǎng)絡(luò)、波控機(jī)。電掃描是靠相控陣天線實(shí)現(xiàn)的。利用相控陣天線還可以實(shí)現(xiàn)抗干擾、波束賦形、多波束等功能。

相控陣天線二、指標(biāo)一般指標(biāo)：同一般天線。特有指標(biāo)：波束掃描范圍，陣元總數(shù)。對(duì)于有源相控陣天線而言還有T/R組件的功率和噪聲等。相控陣天線三、種類分為有源相控陣天線和無源相控陣天線。相控陣天線相控陣天線

一維掃描陣相位掃描平面陣列：二維掃描陣的各單元通常配置在一個(gè)平面上，最簡(jiǎn)單的二維相控陣是等間距平面陣。二維掃描陣等距平面陣相控陣天線陣元間的互耦陣列中單元的阻抗特性和輻射特性迥異于孤立的單元。陣列單元相互作用示意圖相控陣天線陣列單元間的相互作用使陣列單元的方向圖發(fā)生明顯的變化。

相控陣天線四、應(yīng)用在民用領(lǐng)域和軍用領(lǐng)域相控陣天線的應(yīng)用。相控陣天線八木天線結(jié)構(gòu)

缺點(diǎn)：頻帶窄，調(diào)整麻煩。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，牢固，成本低，方向性強(qiáng)，增益高。

金屬桿引向器有源振子反射器最大方向八木天線工作原理

yz振子1振子2八木天線實(shí)際工程中多采用無源振子作為引向器或反射器。無源振子上的電流由激勵(lì)振子的場(chǎng)感應(yīng)產(chǎn)生。結(jié)論：通過改變間距d和無源振子長(zhǎng)度來調(diào)整“1”和“2”上電流的相位關(guān)系。無源振子長(zhǎng)度略短于半波長(zhǎng)，為引向振子；無源振子長(zhǎng)度略長(zhǎng)于半波長(zhǎng)，為反射振子。八木天線

小結(jié)陣列天線的方向性方向性增強(qiáng)原