第六章 工程中常用的典型天线 (1)

1、第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 第六章第六章 工程中常用的典型天线工程中常用的典型天线 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 6.5 引向天线(八木天线) 由一个由一个有源振子有源振子，一个，一个反射器反射器和若干个和若干个引向器引向器组成。组成。 一、结构一、结构 反射器 有源振子 引向器 优点：结构简单，架设方便且牢固，具有单一辐射特性优点：结构简单，架设方便且牢固，具有单一辐射特性 缺点：波段范围较窄缺点：波段范围较窄

2、第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 二、引向天线工作原理二、引向天线工作原理 八木天线本质是一个天线阵，通过对有源振子馈电，其余八木天线本质是一个天线阵，通过对有源振子馈电，其余 振子（反射器和引向器）靠与馈电振子之间的振子（反射器和引向器）靠与馈电振子之间的近场耦合近场耦合产生感产生感 应电流形成激励，感应电流的大小取决于振子的长度及间距。应电流形成激励，感应电流的大小取决于振子的长度及间距。 通过调整各振子的通过调整各振子的长度及间距长度及间距，可改变各振子之间的，可改变各振子之间的电流电流 分配比分配比，

3、从而达到控制天线方向性的目的。，从而达到控制天线方向性的目的。 三、无源振子的作用三、无源振子的作用 z 2 1d 2l1 r r 2l2 y 以二元振子为例进行分析以二元振子为例进行分析。 j emII II 02 01 m m为两振子电流的振幅比；为两振子电流的振幅比；为为 两振子电流的相位差，二者均取两振子电流的相位差，二者均取 决于振子的长度及其间距。决于振子的长度及其间距。 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 0.24075 0.48149 0.72224 0.96298 0.11759 0.2351

4、7 0.35276 0.47035 0.58793 0.21307 0.42613 0.6392 0.85227 0.2047 0.4094 0.6141 0.8188 1.0235 0.24132 0.48265 0.72397 0.9653 0.22996 0.45992 0.68988 0.91985 1.1498 0.62319 1.2464 0.72491 1.4498 0.72739 1.4548 d 0.1 d 0.15 d 0.25 2l2/ 0.5002l2/ 0.4752l2/ 0.450 120 90 180 300 0 270 210 150 240 330 60 30

5、 120 90 180 300 0 270 210 150 240 60 30 330 120 90 180 300 0 270 210 150 240 60 30 330 120 90 180 300 0 270 210 150 240 60 30 330 120 90 180 300 0 270 210 150 240 60 30 330 120 90 180 300 0 270 210 150 240 60 30 330 120 90 180 300 0 270 210 150 240 60 30 330 120 90 180 300 0 270 210 150 240 60 30 33

6、0 120 90 180 300 0 270 210 150 240 60 30 330 0.24075 0.48149 0.72224 0.96298 0.11759 0.23517 0.35276 0.47035 0.58793 0.21307 0.42613 0.6392 0.85227 0.2047 0.4094 0.6141 0.8188 1.0235 0.24132 0.48265 0.72397 0.9653 0.22996 0.45992 0.68988 0.91985 1.1498 0.62319 1.2464 0.72491 1.4498 0.72739 1.4548 d

7、0.1 d 0.15 d 0.25 2l2/ 0.5002l2/ 0.4752l2/ 0.450 120 90 180 300 0 270 210 150 240 330 60 30 120 90 180 300 0 270 210 150 240 60 30 330 120 90 180 300 0 270 210 150 240 60 30 330 120 90 180 300 0 270 210 150 240 60 30 330 120 90 180 300 0 270 210 150 240 60 30 330 120 90 180 300 0 270 210 150 240 60

8、30 330 120 90 180 300 0 270 210 150 240 60 30 330 120 90 180 300 0 270 210 150 240 60 30 330 120 90 180 300 0 270 210 150 240 60 30 330 475. 0 一般情况下，有源振子的长度为半波振子（一般情况下，有源振子的长度为半波振子（考虑波长缩短考虑波长缩短 效应，有源振子的长度为效应，有源振子的长度为 ）。）。 )()( 60 1 21 1 )cos( 121 FF r I meEEEE kdj 不同无源振不同无源振 子，不同阵元子，不同阵元 间距时的方向间距时的方

9、向 图：图： 有源振子有源振子 无源振子无源振子 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 由图可知，当无源振子与有源振子的间距由图可知，当无源振子与有源振子的间距d d0.250.25时：时： 工程上引向天线结构选择：工程上引向天线结构选择： 2 2、若无源振子的长度、若无源振子的长度l l2 2长于长于有源振子的长度有源振子的长度l l1 1，则二元引，则二元引 向天线的最大辐射方向偏向有源振子所在的方向，此时无源振向天线的最大辐射方向偏向有源振子所在的方向，此时无源振 子具有子具有反射反射有源振子辐射场的作用有

10、源振子辐射场的作用反射器反射器。 1 1、若无源振子的长度、若无源振子的长度l l2 2短于短于有源振子的长度有源振子的长度l l1 1，则二元引，则二元引 向天线的最大辐射方向偏向无源振子所在方向，此时无源振子向天线的最大辐射方向偏向无源振子所在方向，此时无源振子 起起引导引导有源振子辐射场的作用有源振子辐射场的作用引向器引向器； 无源振子与有源振子的间距取无源振子与有源振子的间距取d=(0.150.23)； 引向器长度取引向器长度取2l2=(0.420.46)； 引向器长度取引向器长度取2l2=(0.500.55)； 引向器数目一般不超过引向器数目一般不超过12。 第六章 工程中常用的典型

11、天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 14 Kl 12 10 8 6 4 2 0 213La/ 0 213La/ 20.5 90 80 70 60 50 40 30 20 10 (a) Kl与La/实验曲线(b) 20.5与La/的关系曲线 * 主瓣宽度：主瓣宽度： a L 552 5 . 0 * 方向系数与增益：方向系数与增益： a L KD 1 三、引向天线特性参量三、引向天线特性参量 L La a是引向天线的总长度；是引向天线的总长度；K Kl l是比例常数。是比例常数。 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线

12、电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 某六元引向天线及其方向图 (a)引向天线示意图；(b)E面方向图； (c)H面方向图；(d)三维方向图 “r”“0”“1”“2”“3”“4” 2lr 2l02l12l22l32l4 drd1d2d3d4 (a) 0.5 90 1 120 150 180 210 240 270 300 330 0 60 30 (b) z 0.5 901 120 150 180 210 240 270 300 330 0 60 30 0.01 0.005 0 0.005 0.01 0.02 0.01 0 0.01 0.020.01 0 0.01 0.0

13、2 0.03 0.04 0.05 (c)(d) 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 6.5 螺旋天线 L 一、结构一、结构 通常有金属接地板（或接地通常有金属接地板（或接地 网栅），由同轴线馈电，网栅），由同轴线馈电， 同轴同轴 线的内导体与螺旋线相接，外线的内导体与螺旋线相接，外 导体与接地板相连。导体与接地板相连。 螺旋天线的参数：螺旋天线的参数： 螺旋直径螺旋直径d=2Rd=2R； 每圈的长度每圈的长度L L 螺距螺距S S； 螺距角螺距角； 圈数圈数N N。 222 )2( ) 2 arctan( RS

14、L R S 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 二、螺旋天线辐射特性二、螺旋天线辐射特性 法向辐射模式法向辐射模式 轴向辐射模式轴向辐射模式圆锥辐射模式圆锥辐射模式 螺旋天线辐射特性随螺旋尺寸不同而不同：螺旋天线辐射特性随螺旋尺寸不同而不同： 1）当）当L较小（较小（L1.3时，天线辐射主向与螺线轴线成斜射角度，称时，天线辐射主向与螺线轴线成斜射角度，称 为为圆锥辐射模式圆锥辐射模式。 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 三、轴

15、向模螺旋天线三、轴向模螺旋天线 当当L=(0.81.3)时，天线上的电时，天线上的电 流近似呈行波分布，此时天线的辐流近似呈行波分布，此时天线的辐 射场呈圆极化射场呈圆极化, 其最大辐射方向沿轴其最大辐射方向沿轴 线方向。线方向。 (a)(b) D C B B DC A x A y l 轴向最大辐射条件：轴向最大辐射条件： 螺旋天线可等效为螺旋天线可等效为N N个相似元（平面圆环）组成的天线阵。个相似元（平面圆环）组成的天线阵。 由端射天线阵辐射条件，要使得最大辐射方向沿轴向，要求由端射天线阵辐射条件，要使得最大辐射方向沿轴向，要求 相邻阵元沿轴向的辐射场总相位差为相邻阵元沿轴向的辐射场总相位

16、差为0 0，即：，即： cos i d: cos00LS 波的空间传播相位常数波的空间传播相位常数 : 行波电流相移常数行波电流相移常数 LSScos(1) 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 故：满足端射条件的阵函数为：故：满足端射条件的阵函数为： N S sincos(1) 2 F( ) S sincos(1) 2 螺旋天线的经验公式：螺旋天线的经验公式： 2 LS D15N 0.5 52 2 LNS in L Z140( ) 方向系数：方向系数： 半功率波瓣宽度：半功率波瓣宽度： 输入阻抗：输入阻抗： 第

17、六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 6.8 移动通信天线 移动通信基站天线要求：移动通信基站天线要求： l 有足够的机械强度和稳定有足够的机械强度和稳定 性性 l 采用垂直极化采用垂直极化 l 增益应尽可能高增益应尽可能高 l 天线与馈线应良好地匹配天线与馈线应良好地匹配 目前目前, , 陆地移动通信使用的陆地移动通信使用的 频段为频段为150MHz(VHF)150MHz(VHF)和和450MHz450MHz、 900MHz900MHz（UHFUHF）、）、1800 MHz1800 MHz。 第六章 工程中常用的

18、典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 并馈共轴阵列 功分器 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 手持机用天线要求：手持机用天线要求： l 小巧和方便小巧和方便 l 水平面方向图全向，垂直水平面方向图全向，垂直 面方向图应为主向沿地表面方向图应为主向沿地表 l 垂直极化垂直极化 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 6.10 微带贴片天线 一、结构一、结构 辐射元 介质基

19、片 接地板 l 由介质基片、接地板、辐射元组成由介质基片、接地板、辐射元组成 l 辐射元可为矩形、辐射元可为矩形、 圆和椭圆等形状圆和椭圆等形状 优点：尺寸小、重量轻、价格低，优点：尺寸小、重量轻、价格低， 便于获得圆极化，易于实现双频段便于获得圆极化，易于实现双频段 和双极化和双极化 缺点：一般工作频带窄缺点：一般工作频带窄 二、工作原理二、工作原理 以矩形微带天线为例分析其辐射原理。以矩形微带天线为例分析其辐射原理。 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 接地板介质基片 h w l 介质基片介质基片接地板接地

20、板 l/2 h l 由微带传输线理论：由微带传输线理论： 1 1、由于、由于hh，场沿，场沿h h方向均匀分方向均匀分 布；布； 2 2、近似认为场沿宽度、近似认为场沿宽度w w方向也没方向也没 有变化；有变化； 3 3、场分布仅在长度方向有变化。、场分布仅在长度方向有变化。 l 当当l/2l/2时：时： 在辐射元两端电场近似可视作在辐射元两端电场近似可视作 幅度相等，水平分量相位相同、幅度相等，水平分量相位相同、 垂直分量相位相反。垂直分量相位相反。 故：微带天线的辐射可以等效为由两个等幅同相缝隙天线故：微带天线的辐射可以等效为由两个等幅同相缝隙天线 所组成的二元阵列。所组成的二元阵列。 第

21、六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 微带馈线辐射元同轴馈线辐射元 (a)(b) Ra d i a t o r P a r t _ F i l m F o a m P a t c h & F e e d i n g P a r t _ CGP - 5 0 0 E Ra d i a t o r P a r t _ F i l m F o a m P a t c h & F e e d i n g P a r t _ CGP - 5 0 0 E 微带阵列天线微带阵列天线 四、微带天线馈电方式四、微带天线馈电方式 侧馈侧

22、馈 底馈底馈 微带天线最大辐射方向：微带天线平面微带天线最大辐射方向：微带天线平面法线法线方向。方向。 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 6.11 口径面天线 栅格抛物 面天线 单脉冲天线 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 z r dS y x n O dy dx Hx E y z r d S y x n O d y d x Hx Ey sy H sx E n 一、基本口径面辐射源一、基本口径面辐射源惠更斯元的辐射惠更斯元的

23、辐射 1 1、惠更斯元定义、惠更斯元定义 口径面内尺寸远小于波长的一个平面可视作惠更斯元，其口径面内尺寸远小于波长的一个平面可视作惠更斯元，其 上的幅度和相位可视作均匀分布。它是二次辐射源。上的幅度和相位可视作均匀分布。它是二次辐射源。 2 2、惠更斯元的辐射特性、惠更斯元的辐射特性 设平面口径上一个惠更斯元设平面口径上一个惠更斯元dS=dxdy, dS=dxdy, 其上切向电场为其上切向电场为E Esx sx, , 切向磁场为切向磁场为H Hsy sy。 。 由等效原理，场分布可等效为相应由等效原理，场分布可等效为相应 的面电流和面磁流，故惠更斯元可视作的面电流和面磁流，故惠更斯元可视作 电

24、流元电流元 和磁流元和磁流元 叠加而成：叠加而成： s J ms J syxss HaHnJ sxysms EaEnJ 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 由电磁场相关理论，可得等效电流元和磁流元产生的辐由电磁场相关理论，可得等效电流元和磁流元产生的辐 射场，进而求得射场，进而求得惠更斯元的远区辐射合成场惠更斯元的远区辐射合成场为为: : rj sx eaa r dsE jEd )cos1 (cos)cos1 (sin 2 两个方向上的辐射方向函数为两个方向上的辐射方向函数为: : )cos1 (sin),(

25、)cos1 (cos),( F F 总的辐射方向函数为总的辐射方向函数为: : 2 2 ),(),(),( FFF cos1 归一化方向函数为归一化方向函数为: : ),(f 2 cos1 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 0.2 0.4 0.6 0.8 1 120 330 30 60 150 240 210 0 90 180 270 300 惠更斯元远区辐射特性：惠更斯元远区辐射特性： 1 1、辐射场为、辐射场为TEMTEM波波（球面波）；（球面波）； 2 2、为、为单向辐射单向辐射，辐射方向图绕法线轴，辐

26、射方向图绕法线轴 旋转对称旋转对称； 3 3、最大辐射方向为其、最大辐射方向为其正法线正法线方向；方向； 二、平面矩形口径的辐射二、平面矩形口径的辐射( (喇叭天线喇叭天线) ) 设平面口径面设平面口径面S S位于位于xoyxoy平面上，平面上，口径口径 面上电场分布为面上电场分布为EsEs，则其在，则其在M M处产生的辐处产生的辐 射场表达式为：射场表达式为： dse r E jE jkr s s ) cos1 ( 2 1 222 )()()( sss zzyyxxr 式中式中: : y x z r M dS D 1 O R D 2 a b 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术

27、与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 在球坐标系下：在球坐标系下： dseEe R jE s yxjk S jkR ss )cossincossin( 2 cos1 cos sinsin cossin Rz Ry Rx 考虑到远区条件下，距离考虑到远区条件下，距离r r远大于口径尺寸：远大于口径尺寸： 11 sin)sincos( Rr yxrR ss 将以上近似条件代入远区辐射场表达式，得：将以上近似条件代入远区辐射场表达式，得： 若口径为尺寸为若口径为尺寸为a ab b的矩形口径，其远区辐射场为的矩形口径，其远区辐射场为 2 2 2 2 )cossincos

28、sin( 2 cos1 a as b bs yxjk S jkR dydxeEe R jE ss 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 1. 1. 口径场口径场EsEs沿沿y y轴线极化且均匀分布轴线极化且均匀分布 不考虑口径场相位分布的影响，即假设口径场相位相等。不考虑口径场相位分布的影响，即假设口径场相位相等。 令口径场为：令口径场为： ，则，则 0 EEE SyS 2 2 2 2 )cossincossin( 0 2 cos1 a as b bs yxjkjkR dydxeeE R jE ss 对上式积分，

29、即可获得口径场的远区辐射场。工程上常采用数对上式积分，即可获得口径场的远区辐射场。工程上常采用数 值积分方法（如高斯积分法）求解。值积分方法（如高斯积分法）求解。 其其E E面归一化方向函数为（面归一化方向函数为（ ） 90 2 cos1 2 sin ) 2 sinsin( ),( kb kb fE 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 2 cos1 2 sin ) 2 sinsin( ),( ka ka fH 其其H H面归一化方向函数为（面归一化方向函数为（ ） 0 讨论：讨论： 1 1）口径面天线可视作由无

30、线多惠更斯面元组成的二维面阵；）口径面天线可视作由无线多惠更斯面元组成的二维面阵； 阵因子阵因子惠更斯元方向函数惠更斯元方向函数 2 2）最大辐射方向沿口径面法向（）最大辐射方向沿口径面法向（ ）；）； 0 3 3）半功率主瓣宽度：）半功率主瓣宽度： 2 1 ),( E f b E 89. 0sin2 5 . 0 2 1 ),( H f a H 89. 0sin2 5 . 0 4 4）E E面和面和H H面最邻近主瓣的第一个峰值均为面最邻近主瓣的第一个峰值均为0.214, 0.214, 所以第一旁瓣所以第一旁瓣 电平为电平为 )(2 .13214. 0lg20 1 dBSLL 51 b 51

31、a 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 5 5）方向系数）方向系数 根据方向系数的定义，根据方向系数的定义， 有有 P ER D 60 2 max 2 R sE E 0 max 2402 1 2 0 2 0 sE dsEP S 2 4 S D 2 2、口径场沿、口径场沿y y轴线极化且振幅沿轴线极化且振幅沿x x轴余弦分布轴余弦分布 不考虑口径场相位分布的影响，即假设口径场相位相等。不考虑口径场相位分布的影响，即假设口径场相位相等。 令口径场为：令口径场为： ，将其代入口径场远区，将其代入口径场远区 辐射场表达

32、式，积分可得求得方向函数：辐射场表达式，积分可得求得方向函数： )cos( 0 a x EEE yS 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 2 cos1 2 sin ) 2 sinsin( ),( kb kb fE 2 cos1 )sin(1 ) 2 sincos( ),( 2 ka ka fH 讨论：讨论： 2 2） 主瓣宽度和旁瓣电平：主瓣宽度和旁瓣电平： , , b E 512 5 . 0 a H 682 5 . 0 E E平面第一旁瓣电平为平面第一旁瓣电平为 H H平面第一旁瓣电平为平面第一旁瓣电平为 )

33、(2 .13214. 0lg20 1 dBSLL )(23071. 0lg20 1 dBSLL 1 1） 相对于均匀分布口径场，余弦分布口径场相对于均匀分布口径场，余弦分布口径场H H面方向图改变，则面方向图改变，则 其方向函数也改变其方向函数也改变口径场分布决定远区辐射场；口径场分布决定远区辐射场； 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 3) 3) 方向系数：方向系数： 4802 1 2 0 2 SE dsEP S y 2 2 max 60 R E D P R SE E 0 max 2 v SS D 222 4

34、8 4 式中式中, , 为口径利用系数。口径场余弦分布时，为口径利用系数。口径场余弦分布时，=0.81=0.81； 口径场均匀分布时，口径场均匀分布时，=1=1。 4 4）对比口径场均匀分布情形，口径场余弦分布时主瓣展宽，）对比口径场均匀分布情形，口径场余弦分布时主瓣展宽， 方向系数下降（增益降低），同时副瓣电平也下降。方向系数下降（增益降低），同时副瓣电平也下降。 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 3. 3. 口径场不同相时对辐射的影响口径场不同相时对辐射的影响 1) 1) 直线律相移直线律相移 平面电磁波

35、倾斜投射于平面口径时平面电磁波倾斜投射于平面口径时, , 在在 口径上形成直线律相移。口径上形成直线律相移。 若口径面上最大偏移为若口径面上最大偏移为 , , 振幅为均振幅为均 匀分布匀分布, , 则口径场表达式为则口径场表达式为 口径面 m a x j S eEE ) 2/ ( 0 代入矩形口径远区辐射场表达式，可求得代入矩形口径远区辐射场表达式，可求得H H面方向函数为面方向函数为 )sin 2 ( )sin( ),( ka f m m H m 从上式可得：直线律相移时，最大辐射方向为从上式可得：直线律相移时，最大辐射方向为 ， 相当于将口径面偏转相当于将口径面偏转 角，等效口径尺寸下降，

36、口径利用系数减小角，等效口径尺寸下降，口径利用系数减小 a m m arcsin m 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 2) 2) 平方律相移平方律相移 球面波或柱面波垂直投射于平面口径时球面波或柱面波垂直投射于平面口径时, , 在口径平面在口径平面 上形成平方律相移。上形成平方律相移。 设在矩形口径上沿设在矩形口径上沿x x轴有平方律相位偏移轴有平方律相位偏移, , 且相位最且相位最 大偏移为大偏移为m m, , 振幅为均匀分布振幅为均匀分布, , 则口径场表达式为则口径场表达式为 口 径 面 m s a

37、x j s eEE ) 2/ ( 0 通过分析可得：平方律相移不会改变最大辐射方向，但将展宽主通过分析可得：平方律相移不会改变最大辐射方向，但将展宽主 瓣，同时抬高副瓣，口径利用系数减小。瓣，同时抬高副瓣，口径利用系数减小。 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 三、旋转抛物面天线三、旋转抛物面天线 栅格抛物 面天线 单脉冲天线 切割抛物面天线 后馈式抛物面天线 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 1 1、结构、结构 O x y

38、0 F d ( a )( b ) S d S ( c ) x y z 组成：旋转抛物面组成：旋转抛物面 馈源馈源( (位于焦点位于焦点) ) 2 2、抛物面天线的工作原理、抛物面天线的工作原理 O D0 x f K M y z M K O F 2 1 0 F 准线准线 抛物线：到定点和定线距离相等的点抛物线：到定点和定线距离相等的点 构成的曲线。构成的曲线。 位于焦点的馈源辐射的电磁波，位于焦点的馈源辐射的电磁波， 经旋转抛物面天线反射后到达抛物面经旋转抛物面天线反射后到达抛物面 口径面，所经过的波程相等。口径面，所经过的波程相等。 抛物面天线抛物面天线将发散的球面波反射将发散的球面波反射 形

39、成单向辐射的平面波，形成电磁能形成单向辐射的平面波，形成电磁能 量会聚量会聚强方向性。强方向性。 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 3 3、抛物面天线的辐射特性、抛物面天线的辐射特性 可以求得：旋转抛物面可以求得：旋转抛物面E E面和面和H H面方向函数均为面方向函数均为 dkaJDF f )sin 2 tan 2 cot( 2 tan)()( 0 0 0 0 式中：式中： )( f D为馈源方向函数；为馈源方向函数； s jt detJ s 2 0 sin 0 2 1 )( 说明：说明： 旋转抛物面天线主瓣

40、宽度一般可用下式估算：旋转抛物面天线主瓣宽度一般可用下式估算： )7570(2 5 . 0 K D K 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 4 4、抛物面天线的最佳照射、抛物面天线的最佳照射 影响抛物面性能的因素：影响抛物面性能的因素： l 口径利用系数口径利用系数 l 馈源辐射截获效率馈源辐射截获效率 O x y 0 F d ( a )( b ) S d S ( c ) x y z （1 1）口径利用系数）口径利用系数 v S D 2 4 旋转抛物面天线方向系数：旋转抛物面天线方向系数： 1 2 2 S S

41、s S dsES dsE v 在反射面确定时，馈源方向图越宽，其在口径面上形在反射面确定时，馈源方向图越宽，其在口径面上形 成口径场分布越均匀，口径利用因子越大。成口径场分布越均匀，口径利用因子越大。 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14:26 （2） 口径截获系数口径截获系数 馈源辐射的功率馈源辐射的功率, 部分被反射面截获部分被反射面截获, 其余的功率都溢失在其余的功率都溢失在 自由空间。自由空间。 设馈源辐射的功率为设馈源辐射的功率为P, 投射到反射面上的功率为投射到反射面上的功率为P , 则则 截获系数为截获系数为 P P dD f sin)( 2 10 0 在反射面确定时，馈源方向图越宽，泄漏的功率越大，在反射面确定时，馈源方向图越宽，泄漏的功率越大， 口径截获系数越小。口径截获系数越小。 （3 3）方向系数）方向系数D D g s v s p ER D 22 2 max 2 44 60 vg :方向系数因素方向系数因素 第六章 工程中常用的典型天线微波技术与天线微波技术与天线 电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院 14: