细说平板天线2.doc

细说平板天线(二）何谓半波振子单元天线呢？如图三（1）这是一付对称天线，其每一端臂长1/4波长，两端全长为1/2波长，这种天线称半波振子天线。此时的半波振子为谐振状态，阻抗为纯阻且最小，（75）无电抗，损耗最小故辐射最大。其辐射图如图三（2），即以半波天线为轴，向垂直于轴线的四周辐射，从剖面看形成8字形辐射。如果再在半波振子天线平行一侧加一反射板，其辐射方向就成为图三（3）所示，辐射成了单方向性的。除主瓣辐射之外，增加了二个副瓣辐射，即有了其它方向辐射，尽管较小。当我们明白了单一的半波振子天线的辐射特性后，就可以分析由若干个半波振子天线单元形成的天线阵，即陈列式天线的特性了。由垂直于天线阵的方向来看，由于入射电波距各个振子的行程相同，电波的相位都相等，天线阵的辐射能量为各个半波振子辐射相加，因此天线阵辐射为单个振子的倍数。而从天线阵的行与列的平面的方向来看，入射波到每个半波振子的行程不等，相差半个波长，因此每个半波振子电波相位都差半分波长，即相差180，故半波振子间相位相仅，辐射相互抵消，总的辐射为零。这就意味着，天线阵的平面方向无辐射。 对于其它方向而言，如图四，各振子间在该方向电波行程差为L。不难看出，由于不同方向电波，即不同入射角的电波，所形成的行程差L也不相同，在该方向形成的辐射也不相同，因此会出现一些不同的辐射，即旁瓣。旁瓣辐射的数量和强度与半波振子的数量相关，振子越多，旁瓣越多，越弱。 由此上分析我们得知，阵列式天线在接收垂直于天线面方向上电波能量最强，而来自天线面平行方向上电波是接收不到的。对于接收其它方向的电波能力，也有一点，而这是我们所不欢迎的，可以通过加大天线阵中半波振子的数量，来加以消除。因此我们可以说，平板天线主接收方向是垂直于天线的法线方向。如图五。 三、 平板天线中半波振子单元的几种等效辐射单元 在平板天线中，采用阵列式天线，而它的基本单元是半波振子单元天线。而这种基本单元，我们又可以称其为天线的辐射单元。在Ku波段，频率范围如果是11.7-12.75GHz，那么对应的波长在2.353-2.564cm之间。1/2波长为1.177-1.282cm，取其平均值，半个波长为1.23cm在实际使用中，由于还要考虑天线有个缩短因素，因此半波振子单元的实际长度还要乘以缩短系数0.85-0.9，因此实际半波振子单元长度为1.0455-1.107cm，取其平均值便是1.076cm。 上面我们分析了平板天线中的基本单元或称辐射单元是半波振子天线，但由于它仅能接收线极化波且形式单一，尺寸也不能缩小。所以在实际使用中，人们常用其它各种等效形式的辐射元来替代它。这样生产出来的平板天线不仅面积、尺寸减少些，而且有的可以接收圆极化波。现让我们认识一下这些等效辐射元。 1、 片状形：如图六中1，依靠上、下电极组成的极片作为辐射单元。片状图形种类较多，图七为片状形一例。此二例均为圆极化辐射单元。 2、 共用面电极形：如图六中2，依靠电极与周围的接地线构成。同平面电极在其相邻的缝隙处产生电场，来辐射电波。 3、 糟缝形：如图六中3，由上下两块金属板形成封闭波导，而上板开有许多糟缝，将空间电波导入并在内部汇集由波导引出。 4、 线状形：如图六中