微波技术与天线实验指导书.doc

微波技术与天线实验指导书成都信息工程学院电子工程系制实验1 传输线上的波31.1实验设置的意义31.2实验目的31.3实验原理31.3.1传输线的工作状态41.3.2 行波系数和驻波系数51.3.3 反射系数61.4 实验内容与测试61.4.1 实验仪器设备71.4.2 测量内容71.4.3 测试方法与步骤7实验2 阻抗匹配102.1 实验设置的意义102.2 实验目的102.3 实验原理102.4 实验内容与测试122.4.1 实验仪器设备122.4.2 测量内容122.4.3 测量方法与步骤122.5 结果分析与实验报告13实验3双口网络s的测量143.1 实验设置的意义143.2 实验目的143.3 实验原理143.4 测试内容与实验153.4.1 实验设备153.4.2 实验方法与步骤153.5 结果分析与实验报告18实验4天线194.1 实验设置的意义194.2 实验目的204.3 实验原理204.4 实验内容244.4.1 实验仪器设备244.4.2 测量内容244.4.3 测量方法与步骤254.5 结果分析和实验报告25实验1 传输线上的波1.1实验设置的意义对电磁波的理性和感性认识，是学习射频、微波理论和技术的首先要解决好的一个基本问题，目前多媒体技术的发展已经容易给出电磁波具体而生动的图像。尽管如此，电磁波对许多人而言仍然还是看不见摸不着的抽象概念。本实验的主要意义，首先在于使学生认识到通过实验不仅仅能测出电磁渡的振幅随时间的变化，而且能通过实验测出电磁波的振幅随空间的变化，从而认识到电磁波也具有波动过程的一般特征，它的频率和波长都是可以用频谱分析仪测量的。 射频测量系统根据给定的测量任务和所采用的测量方法可以用一些分立的测量仪器和辅助元件来组成；也可以根据某种成熟的测量方法构成一种现成的成套测量设备，只要接入待测件就可以组成一个完整的测量系统。对传输线上波的测量用一般实验方法能测量的驻波比可达50左右。至于测量大于100的驻波比，必须采用特殊的方法。由于频谱仪具有高灵敏度、宽动态范围的特点，所以用频谱仪作为指示器就能测量高达1000左右的驻波比。 通过对微带传输线上波的测量，原则上可以得出与专用的微波测量线相同的结果。这对分析理解传输线上的波过程，了解在射频、微波领域有重要作用的驻波测量技术也有很重要的指导意义。1.2实验目的用频谱分析仪测量传输线上电磁波的频率和波长。测量驻波信号的波腹、波节、反射系数、驻波比。1.3实验原理对于具有分布参数的均匀传输线，采用分布参数电路分析方法，即把传输线作为分布参数电路处理，得到传输线的单位长度电阻、电感、电容和电导组成的等效电路，然后根据基尔霍夫定律导出传输线方程。从传输线方程的解进而研究波沿给定传输线传播的全部特性。 当传输信号的波长远大于传输线的长度时，有限长的传输线上各点的电流(或电压)的大小和相位与传输线长度可以近似认为相同，就不显现分布参数效应可作为集中参数电路处理。但当传输信号的波长与传输线长度可以比拟时，传输线上各点的电流(或电压)的大小和相位均不相同显现出电路参数的分布效应，此时传输线就必须作为分布参数电路处理。 电路参数沿线均匀分布的传输线称为均匀传输线。若均匀传输线的始端接信号源，终端接负载，由于传输线是均匀的，故可在线上任一点处取线元dz来研究。另外，因线元dz远小于波长，可把它看成集中参数电路，用串联阻抗Zl=R1+jL1和并联导纳Y1=Gl十jC1组成的集中参数电路等效。1.3.1传输线的工作状态传输线的工作状态取决于传输线终端所接的负载。有三种状态。行波状态：传输线上无反射波出现，只有入射波的工作状态。 当传输线终端负载阻抗等于传输线的特性阻抗，即ZL=Z0时，线上只有入射波（反射系数为零)。此时对于无损耗线j,则式中的2是的初相角因ZL=Z0是纯电阻，故此处的2=2表示为瞬时值形式为 驻波状态：入射波和反射波叠加形成驻波，传输线工作在全驻波状态。在ZL=0，ZL=，或者ZL=jXL时，都有|=1以ZL=0为例来分析传输线工作在全驻波状态时的特征。此时， 同样表示为瞬时值形式（Z0为实数时）混合波状态：传输线上同时存在入射波和反射波，两者叠加形成混合波状态，对于无耗线，线上的电压、电流表示式为 = 1.3.2 行波系数和驻波系数为了定量描述传输线上的行波分量和驻波分量，引入驻波系数和行波系数。 传输线上最大电压(或电流)与最小电压(或电流)的比值，定义为驻波系数或驻波比，表示为驻波系数和反射系数的关系可导出如下故得，行波系数定义为传输线上最小电压(或电流)与最大电压(或电流)的比值，即显然1.3.3 反射系数传输线上某点的反射波电压与入射波电压之比定义为该点处的反射系数，即 按反射系数定义可得 ，其中 称为传输线的终端反射系数。下面说明如何利用传输线上的电压分布测量波长。采用的方法称为驻波分布法，传输线终端短路(或开路)时传输线上形成纯驻波移动测量探头测出两个相邻驻波最小点之间的距离即可求得波长。对空气绝缘的同轴系统，上述方法测出的波导波长就是工作波长，如果是有介质绝缘的同轴系统或微带系统这样测出的波长是波导波长，要根据波导和工作波长之间的关系进行换算。1.4 实验内容与测试本实验用微带传输线模块模拟测量线。利用驻波测量技术测量传输线上的波，可以粗略地观察波腹、波节和波长。有条件的可以使用反射测量电桥以较精确地测量反射损耗。1.4.1 实验仪器设备微带传输线模块AT-801D频率合成信号发生器AZ530E电场探头AT-6030频谱分析仪ATTQQ1反射测量电桥ATDTZl0终端负载1.4.2 测量内容用驻波分布法测量微带传输线上电磁波的波长。观测微带传输线上驻波分布，测量驻波的波腹、波节、反射系数和驻波比。1.4.3 测试方法与步骤按图1-1连接好实验装置。ZAZ530-E探头AT6030跟踪发生器 频谱分析仪AT-801D频率合成信号发生器微带传输模块负载图1-1实验连接图微带传输线模块测量端开路（不接负载)。把AT6030设置成为：CENTER FREQUENCY=1000MHz，SPAN=1MHz，参考电平-30dBm，在保证信号不超出屏幕顶端的情况下，参考电平越小越好，尽量使信号谱线的峰值显示在屏幕的第一格和第二格之间。AT-801D频率合成信号发生器设置为输出频率1000MHz和最小衰减量。如图11连接，逐次移动探头。记录探头位置刻度读数和频谱分析仪读数，必要时可调节信号发生器的输出功率或频谱分析仪的参考电平。改变AT-801D频率合成信号发生器的输出频率为800MHz，再重复进行驻波分布测试。用反射测量电桥来测量反射损耗，按图1-2连接好实验装置AT6030跟踪发生器 频谱分析仪AT-TQQ-1反射测量电桥ZAT-DTZ-10终端负载图1-2用反射测量电桥来测量反射损耗 ATTQQ1反射测量电桥的测量端，首先不接负载(开路)，用AT6030测量并记录曲线1数据，然后接终端负载，用AT6030测得曲线2，如图1-3所示。两曲线的差值d(按10dB格读数)即代表反射损耗L。利用关系L=20Lg|和即可决定反射系数|和驻波比。图1-3 反射测量电桥测量结果示意图1.5结果分析与实验报告 由测得的驻波分布曲线决定微带传输线的工作波长。 上述微带传输线的工作波长与由算出的波长是否相同？为什么？ 利用实验数据通过公式计算出驻波比和反射系数等参数。 对不同频率下的驻波分布进行比较分析并完成实验报告。 思考题：如何由驻波分布结果测量微带传输线介质（即电路板）的相对电容率。实验2 阻抗匹配2.1 实验设置的意义匹配是射频和微波技术中的一个重要概念，通常包含两方面的意义：一是源的匹配，二是负载的匹配。通常射频和微波系统中都希望采用匹配源，可使波源不再产生二次反射从而减少测量误差；同时，匹配负载可以从匹配源中取出最大功率。在传输射频和微波功率时，希望负载也是匹配的，因为负载匹配时，传输效率最高、功率容量最大，源的工作也较稳定。所以熟悉掌握匹配的原理和有关技巧，对分析和解决射频和微波技术中的实际问题具有十分重要的意义。2.2 实验目的掌握阻抗匹配的原理和方法。学习阻抗匹配技术。2.3 实验原理阻抗匹配是射频和微波技术中经常遇到的问题。为了使信号源输出最大功率，则要求信号源的内阻抗与传输线始端的输入阻抗互为共轭复数；为了使终端负载吸收全都入射功率，而不产生反射，则要求终端负载与传输线的特性阻抗相等；为了使信号源工作稳定，则要求没有或很少有返回信号源的波。所有这些都是阻抗匹配要解决的问题。 在小功率时构成匹配源最简单的办法，是在信号源(它本身并非匹配源)的输出端口接一个衰减量足够大的吸收式衰减器，或一个隔离器。使负载反射的波通过衰减进入到信号源后的二次反射已微不足道，可以忽略。负载的匹配，则是要解决如何消除负载反射的问题。因而调整匹配过程的实质，就是使调配器产生一个反射波，其幅度和匹配元件产生的反射波幅度相等，而相位相反，从而抵消失配元件在系统中引起的反射而达到匹配。 匹配的方法很多，可以根据不同的场合和要求灵活选用。对于固定的负载，通常可在系统中接入隔离器、膜片、销钉、谐振窗以达到匹配目的，而在负载变动的情况下可以接入滑动单螺、多螺及单短截线等各种类型的调配器。本实验主要测量在负载短路、负载开路、负载匹配三种情况下的驻波比等参数，从实验结果中得出哪种情况下阻抗更为匹配。当传输线终端接有等于线的特性阻抗的负载时，信号源传向负载的能量将被负载完全吸收，而无反射，此时称传输线工作于行波状态，或者说，传输线与负载处于匹配状态。在行波状态下，均匀无耗线上各点电压复振幅的值是相同的，各点电流复振幅的值也是相同的，即它们都不随距离而变化；而且电压和电流的瞬时值是同相的，显然，在这种状态下，随着时间的增加，一个随着时间作简谐振荡的、等振幅值的电磁波把信号源的能量不断地传向负载并被负载吸收。图2-l(a)是传输线工作于行波状态时，电压和电流的瞬时状态沿z轴的分布图，图2-l(b）是电压和电流的幅值沿z轴的分布图。图2 行波电压电流分布图工作于行波状态时，传输线的输入阻抗为，显然反射系数为0驻波比为，行波系数K=l。短路线(终端短路)：终端被理想导体(电导率为无穷大)所短路（或被封闭起来)的一段有限长的传输线，简称为短路线。根据理想导体的边界条件可知，在短路线终端处，导体上电场的切向分量应为零，因此终端负载上的电压也应为零。短路线的输入阻抗为，显然反射系数，驻波比，行波系数K=0。开路线(终端开路)：当传输线的终端负裁为时，一段有限长的传输线称为开路线。此时终端电流为0，开路线的输入阻抗为，显然反射系数，驻波比，行波系数K=0。2.4 实验内容与测试2.4.1 实验仪器设备本实验用到的实验设备为：AT6030频谱分析仪AT-801D频率合成信号发生器微带传输线模块AZ530-E电场探头短路器匹配负载等。2.4.2 测量内容通过对短路线、开路线以及匹配负载的驻波比等参数进行测量，在频谱分析仪器上得到最佳的匹配方案，从而得出在何种情况下能更好的匹配以便减小损耗，提高教率。2.4.3 测量方法与步骤 1、AT-801D频率合成信号发生器频率设置为1000MHz和最小衰减量，AT6030设置为：CENTER FREQUENCY=1000MHz，SPAN=1MHz，参考电平-30dBm，微带传输线模块不接负载(近似开路)，按图2-2连接实验装置：ZAZ530-E 电场探头AT6030跟踪发生器 频谱分析仪AT-801D频率合成信号发生器微带传输模块负载图2-2阻抗匹配实验装置连接图 2、移动探头，测量负载开路时微带线上的波的分布，必要时可调节信号发生器衰减量或频谱分析仪的参考电平，在保证信号不超出屏幕顶端的情况下，参考电平越小越好，尽量使信号谱线的峰值显示在屏幕的第一格和第二格之间。记录探头位置读数和对应的频谱分析仪上显示的频谱幅值，以便绘出负载开路时微带线上驻波分布图。 3、接短路器将负载短接，即负载短路的情况下，移动探头，记录探头位置读数和对应的频谱分析仪上显示的频谱幅值，以便绘出负载短路时微带线上驻波分布图。 4、改接50欧的匹配负载，移动探头记录探头位置读数和对应的频谱分析仪上显示的频谱幅值，以便绘出负载匹配时微带线上驻波分布图。 5、改变AT-801D频率合成信号发生器频率设置为800MHz，重复步骤24。2.5 结果分析与实验报告25结果分析与实验报告详细记录所测量的原始数据。分别绘出两种频率下三种阻抗情况的驻波分布图。对上述驻波分布图进行分析，分别算出它们的驻波比等参数并绘制曲线。通过对曲线的现察，看是否负载匹配的状态下损耗较小。开路许可的测量结果是否与理论完全一致？为什么？讨论阻抗匹配、驻波比和反射系数三者之间的相互联系。讨论试验是否实现了完全的阻抗匹配以及如何才能更好的完成阻抗匹配。讨论其它理论与试验不完全符合之处并分析可能的原因。实验3双口网络s的测量3.1 实验设置的意义在射频和微波器件中，有很多器件是单端口网络或双端口网络或多端口网络。在许多场合下，这些器件的性能指标只用幅度参数表征已经能够满足工程应用要求，标量网络参数分两种：即标量反射参数、和标量传输参数、。3.2 实验目的1. 了解双端口网络的S标量参数。2. 掌握S标量参数测试原理。3. 学会使用网络分析仪、反射电桥来完成S标量参数测量。4. 计算S参数。3.3 实验原理以双端口网络为例，在下图中T1表示测试端口1，T2表示测试端口2。图31Ui1表示T1端口的入射波电压；Ur1表示T1端口的反射波电压；Ui2表示T2端口的入射波电压；Ur2表示T2端口的反射波电压。阻抗匹配情况下：，由此可见，对双端口网络器件而言，S11代表了器件T1端口的反射参数，S22代表T2端口的反射参数。S21、S12为器件的传输参数，它代表了器件衰减或增益。3.4 测试内容与实验3.4.1 实验设备AT6030D、反射电桥、终端负载，待测器件（二端器件如衰减器）。3.4.2 实验方法与步骤3.4.2.1 S21、S12的测量1、先将频谱仪电源打开，把射频输出（RF OUT）和射频输入（RF INPUT）用电缆连接，如图。图32在频谱仪上做如下设置：1）、CONTROLI/O DETECTSOURCE:ON/OFF,选择ON。2）、CENTER FREQUENCY：900MHz3）、SPAN=200MHz4）、CONTROLBW/AVGVideo BW1 kHz。5）、MEASUREMEASURETrk GenTransmissnCalibration 等待校准完成。2、把被测件连接在设备中，连接如下图。图33在屏幕上绘出信号在900100MHz范围内信号的传输特性，即对于被测设备这样的双端口网络的值。如果换算为线性形式，就为。注：每20MHz间隔，记录一个数据。3、转换被测设备的连接方向，把被测设备的2端口同RF OUT相连，被测设备的1端口同RF INPUT，如下图。图34重复第2步，就得到被测设备这样的双端口网络的值。如果换算为线性形式，就为。3.4.2.2 S11、S22的测量1、把射频输出（RF OUT）和射频输入（RF INPUT）以及反射式电桥按下图连接。图352、在电桥的测量端口（MEASURE）开路情况下，MEASUREMEASURETrk GenTransmissnCalibration。3、把被测设备的输入端口连接到反射电桥的测量端口（MEASURE），并把被测设备的输出端口用匹配器连接，如下图。图364、记录频谱仪屏幕上的信号曲线，即为(dB)。3.5 结果分析与实验报告1、根据测试结果，得到被测设备插入衰减；2、根据测试结果，计算被测设备1、2端口的反射系数和驻波比。利用关系L=20Lg|和即可决定反射系数|和驻波比。实验4天线4.1 实验设置的意义通信、广播、电视、雷达和导弹等射频系统，都需要通过电磁被传送信息。因此，都需要能有效地辐射和接收电磁波的装置。这种有效地辐射或接收电磁波的装置称之为天线。天线是射频信号链接的关键，合适的天线可以改善信号分布、增大信噪比、克服覆盖范围内的薄弱环节，甚至可以降低发射功耗，所以天线是射频系统中不可缺少的组成部分。这里强调“有效地”，是因为任何不完全屏蔽的高频电路都会泄漏或接收部分电磁波。由于它们不能有效地辐射或接收电磁波，所以一般不称它们为天线。射频天线也是测量分析的重要设备，例如电磁兼容测试，就需要用到在不同频段工作的一系列天线（传感器)。 一个典型的射频通信系统如图4-1所示，某地的发射系统由发射机、馈线和发射天线组成。在另一地的接收系统由接收天线、馈线和接收机组成。馈线即射频传输线。用于连接空间上隔开的设备和天线，在射频通信中一般采用同轴电缆。信号经发射机调制成高频电磁能量，以导波形式经馈线送至发射天线。发射天线将该能量转换成向空间辐射的某种极化的电磁波。 电磁波按指定方向经过一定方式传播之后到达接收端，一部分规定极化的电波能量经接收天线转变成导波形式的高频电磁能量，经馈线送至接收机，最后经解调取出信号，完成信息的传送。 从图中我们可以看到，天线主要完成导行波（或高频电流)与空间波能量之间的转换。因此天线是一种能量转换器。为了有效地完成这种能量转换。要求天线是一个良好的“电磁开放系统”。此外，还要求天线与它的源或负载匹配。其次，为了有效地利用信息能量，保证信息传递质量，要求发射天线尽可能只向需要的方向辐射电磁波，接收天线也只接收指定方向的来波，尽量减少其他方向的干扰和噪声，天线的这种辐射或接收电波能量与方向有关的性能称为天线的方向特性。不同的射频设备要求天线的方向特性是不同的。 另外，天线应能发射或接收预定极化的电磁波，并应有足够的工作频率范围。以上四项就是天线最基本的功能。 尽管现代天线技术有很大发展，使天线功能不断扩大，但就其基本功能而言，仍然是按照一定的方向特性辐射或接收预定极化的电磁波。发射机接收机馈线馈线发射天线接收天线 图4-1 射频天线的典型应用天线可按不同情况进行分类。 如按工作性质分类有发射天线，接收天线和收发共用天线；按用途分有通信天线、广播天线、电视天线、雷达天线和导航天线等；按工作波长分有长波、超长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线；按天线上的电流分布分行波天线和驻波天线；还可按天线的特性、结构外形等分类方法。按天线的主要结构分类分为线天线和面天线两大类。我们把天线的长度远大于横截面线度的天线称为线天线，它广泛用作长、中、短波天线：天线线度尺寸远大于波长的金属或介质面面状天线称为面天线，它主要用于微波波段。超短波波段的天线有的用线天线有的则面天线。不同的各类天线可以适应各种不同用途的要求。 在实际的天线系统中，复杂的外界因素常常影响射频天线的实际性能，射频参数的分布性和周围环境的特性常使天线系统的实际性能与设计指标相去甚远，为达到实用指标，需要对射频天线系统进行现场调测校准。同时，为评价天线系统实际性能指标，须对其增益、方向性等参数进行实际测量分析。4.2 实验目的了解阵子天线的基本概念，认识射频通信天线系统的构成模块及各部分的功能学会用频谱仪测量天线的频率特性学会用频谱仪测量天线的增益和方向角4.3 实验原理有四种基本类型的天线，它们是偶极天线、单极天线、环形天线和片状天线。比较复杂的天线则是将简单类型的天线综合起米。例如同一种天线连用多个，或增加反射面，或采用其他结构形成所要的传播场。 天线的基本性能参数为方位角辐射图和垂直面辐射图，其他重要指标则是波束宽度，带宽、前后向比和极化。在自由空间里，极化方向就是电场的方向，如果电磁波的电场是垂直取向的，就说它是垂直极化。在地平面上，当天线不足一个地面波的波长时通常优先采用垂直极化。而当天线为几个地面波长时，则优先采用水平极化，当天线面与传播来的电磁波的电场方向一致时，电场在天线上的感应电势最强，当天线面与电场方向垂直时，便接收不到信号。偶极子天线(或称赫兹天线)通常有天线中心点的传输线来馈电的。在工作波长的半波长处产生谐振，阻抗为72。由于导线截面大小、天线末端边缘和附近物体产生的效应，实际的偶极子谐振波长比理论波长要短单极子天线(拉杆天线或马可尼天线)是一种垂直偶极子天线，但天线的一根引线由导电地平面影象取代。这种天线的长度为四分之一波长，阻抗是36。需要注意的是，天线下方的导电地平面不理想或不稳定时，与理论上的图形方向图相比，实际方位方向图由于受安装和使用因素的影响，可能并非圆形，辐射仰角也是接地平面位置和地面以上天线高度的函数。 环形天线可以是矩形或图形的，它在一个波长的周长上产生谐振。切入任何一处都可以向环路馈电（附图4-2）。实际上，为了有效地辐射或接收能量，天线尺寸至少为十分之一波长。应当说明的是，天线和功率放大器或接收机前端电路之间的阻抗匹配不好时，会导致功率损耗，覆盖范围缩小或者削弱所接收信号的强度。对于较短的天线而言，由于等效阻抗中的电阻分量较小，因此引起较大的天线电流，通过匹配电路时产生的损耗也就明显加大。例如一根几欧姆的天线，其在匹配电路中的等效电阻要浪费一半左右的反射或接收功率，产生3dB的损耗。片状天线是一个导电表面，它以电介质与基础接地表面分隔。常用双面电路板作为电介质。谐振时每个边缘都是二分之一波长，亦可使用一个半径为0.3波长的圆形片状天线。在接地表面上，通过一个小孔给天线馈电。短小的偶极子天线和单极子天线具有容性阻抗。当将天线的复数阻抗变换为纯电阻时，必须引入补偿电感，方法是在天线底座上绕一个独立的线圈，也可以用天线芯子连续卷绕螺旋线。环形天线的尺寸比谐振尺寸小时是电感形的，需要电容补偿以产生电阻形效果。理论分析和现场实验表明，采用印制电路板线迹等扁条形导体的环形天线，比采用绕线式的同样剖面的环形天线，效果要升高1.52dB。因为扁条形导体天线在矩形导体内的趋肤效应损耗较小。另外，采用两个共面环路来代替单一的环路，只要两环路相邻不小于1/10波长，便可获得3dB的提升效果，而相距很近的环路，增益优势降至1.52dB或更小。注意每统一环都会增加天线的电感，使得阻抗匹配更难于进行，并对元件容差更加敏感。当在天线背面安置一个简单的平面反射器或角反射器时，可产生有方向增益的开口天线，提供约9sB的前向增益（相对于各向同性天线而言），并可使侧面和后面的信号降至最小。开口天线较为简单和有效，它把单一的受激单元和无源反射器结合起来，更复杂的方式是阵列天线。其众多辐射波前端的叠加和抵消，形成总的天线辐射图，具有锐前向波瓣，可提供1215dB的增益。这里简单地对对称振子天线进行介绍。对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称组成天线阵。两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子。如图4-2。对称振子 波长 波长 波长 图4-2 对称振子天线设在球坐标原点沿z轴放置的振子天线电流为IA，长度远小于波长，在各向同性理想均匀无限大自由空间的场可表示为：由上面的表示式可知，在非常临近振子天线的区域，即进场区，因为r的值很小，故只有保留式中的1/r的高次项。由化简后的公式可知：由于场强与1/r高次方成正比，近场随距离的增大而快速减少；近场中的电场和磁场分别和静电场中电偶极子的电场以及恒定磁场中电流源的磁场相似，近场又可以为似稳场或感应场。而在距离振子很远，即r很大的远场区，上式中的各场分量主要由1/r决定，1/r的高次方项可忽略，由此可得到以下结论：电场和磁场的比值是一个实数常量，其值为120,称自由空间的波阻抗；辐射场的强度与振子上的电流IA成正比，而与距离r成反比；不同方向上，远场是一种辐射场。若把感应场比辐射场低20dB的场区为远区的话，计算的最小远区距离为1.6,若以30dB为标准的话，则为5。工程中常以5为近区与远区的界限。除了把能量向空间辐射出去，往往还要求天线能把大部分能量朝所需的方向辐射出去。只有理想化的电源天线在任何方向上辐射都一样，其余任何天线在不同的方向上的辐射都会不同的。单振子天线辐射的方向图如图4-3：c b 图4-3 单振子天线辐射的立体方向图(a)、垂直方向图(b)和水平方向图(c)天线增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图由密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。可以这样来理解增益的物理含义：为在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号。如果用理想的无方向性点源作为发射天线，需要100W的输入功率，而用增益为G=13,Db=30d 某定向天线作为发射天线时，输入功率只需100/205W。换言之，某天