天线理论与技术读书报告----卢保军

1、天线理论与技术天线理论与技术 -读书报告读书报告姓 名：卢保军指导老师：桑磊 目录1.天线基本理论部分2.线天线部分3.口径天线部分4.天线阵部分第1章 电磁场理论基础第2章 天线的基本参数第3章 天线辐射基础第4章 偶极天线、单极天线和环天线第5章 宽频带天线第6章 波导口和喇叭天线第7章 反射面天线第8章 缝隙天线第9章 微带天线第10章 阵列天线第11章 自适应天线阵第1章 电磁场理论基础1.1 电磁场的基本方程1.1.1 麦克斯韦方程组（微分形式）tBEtDJ H D0B 本构关系：EDHBEJt J电流连续性方程：1.1.2 波动方程tJtE22EJtH22H对应的复数形式（亥姆霍兹

2、方程）为：JjEk2EHHk2HEEE2)(1.1.3 边界条件 边界条件一般表示式： 0)(12EEnJHHns)(12sDDn)(120)(12BBn0Js0s理想介质交界面上：1.1.4 电磁场的位函数 定义磁矢量位A和电标量位ABAjE当满足洛仑兹条件 时 A和满足非齐次亥姆霍兹方程 0jAJAk)(22)(22k0Q0矢量恒等式：1.2 电磁场的等效原理1.2.1 惟一性定理1.2.2 镜像原理：用原有源相对于理想导体平面的镜像源来代替理想导体边界对场的影响。 电流元 磁流元1.2.3 等效原理1.2.4 相似原理1.2.5 Babinet原理巴俾涅原理原是光学中关于完全吸收的衍射屏

3、与它的互补盘的衍射场的关系，应用于电磁场中，说明如下：源源源EiHinnn导电屏导磁屏EeEmHeHmEi= +EeEm= +HiHeHm1.2.5 Babinet原理导电平板天线及其互补天线42ZZmaBooker关系：导电平板天线的输入阻抗和与其互补的孔隙天线的输入阻抗的乘积是一个与频率无关的常数1.2.6 二重性原理：做对偶变换(E H, )。利用这种关系可以从一组方程的解得到另一组方程的解，这种关系通常称为电磁场的对偶原理或二重性原理。第2章 天线的基本参数 2.1 天线的方向特性参数方向图：表征天线方向特性的图。根据所表征具体特性分为：场强振幅方向图、功率方向图、相位方向图、极化方向

4、图。主瓣宽度：方向性系数：表征天线辐射能量集中的程度。天线增益：天线效率：leftrightBW5 . 05 . 05 . 0leftrightBW000相同辐射功率202),(),(EED相同输入功率202),(),(EEGinrPP24/),(),(rPSDr 等价2.2 天线的阻抗特性辐射电阻：将天线辐射功率等效为一个电阻吸收的功率，该等效电阻称为天线的辐射电阻。其表征天线的辐射能力。输入阻抗：天线输入电压与输入电流的比值，是决定天线与馈线匹配状态的重要参数。表征天线与馈线匹配状态的参数是回波损耗。2.3 天线的极化特性线极化波：电场矢量恒定指向某一方向的波。椭圆极化波：电场矢量在空间的

5、轨迹为一条椭圆螺旋线。第3章 天线辐射基础3.1 电流元的辐射设电偶极子电流密度为：求解矢量位所满足的波动方程：最终求得矢量位的解为：进而得偶极子的电场和磁场的解。电流元的远区辐射场近似满足：JI z 02/ lz 2/ lz zzJAk0202)(zerIdlrArjk4)(00rjkerjIdlkE0sin400rjkerjIdlkH0sin403.1 电流元的辐射方向性系数：辐射电阻：22sin5 . 1)4/()()(rPSDr2022)(802dlIPRrr3.2 磁流元的辐射作二重性替换： ， ， ， ，可得：辐射电阻：0IrHE EH00KdlIdl rjkerKdljH0sin

6、40rjkerKdlkjE0sin4040062)(3202rIPRrr3.3 惠更斯源的辐射设场的振幅和相位都是均匀的，电场和磁场只有口径的切向分量 和根据等效原理有：即面元可等效为：dxdyzxyOPayEaxHdxHIaxydyEKayxdxdyHdyIaxydxdyEdxKayxrjkayedxdyrEjdE0)cos1 (sin20rjkayedxdyrEjdE0)cos1 (cos203.4 不同相口径的辐射场xyzxz线性相位分布 平方律相位分布 rjkmelklkrIjE0sincos)coscos(6000第4章 偶极天线、单极天线和环天线4.1 对称偶极天线设沿z轴偶极子天

7、线上电流分布为：则l 2a2bzzlkyxIrJm)(sin)()()(0lz 0zzlkyxIrJm)(sin)()()(00- zl方向函数4.2 八木天线4.3 单极天线优：方向性好缺：辐射电阻和输入电阻较小 电容加载：4.4 偶极天线的馈电 四分之一波长扼流环 不对称U型环巴伦/4/43第5章 宽频带天线5.1 非频变天线a.天线的形状仅由角度决定，这类天线可在连续变化的频率上得到非频变特性。b.基于相似原理，这类天线仅在一系列离散的频率点上可以得到准确的非频变特性。5.1.1 平面等角螺旋天线设原天线表面在极坐标中的方程为：若天线满足曲线方程：则天线的特性不会发生变化，仅方向图旋转了

8、一个相应的角度有对 和 分别求导解得)(Fr )()(FkFkr- )()( FkF)()(FddkF)()(FddFk)(00err00er 5.1.2 圆锥等角螺旋天线圆锥等角螺旋天线满足方程：)sin(00e5.1.3 vivaldi天线如图为传统vivaldi天线的尺寸图。指数渐变线的公式为：其中：2*1*cecxyR1*2*121yRyReexxc1*2*1*2*2*12yRyRyRyReeexexc5.2 行波天线V型天线L第6章 波导口和喇叭天线6.1 H面扇形喇叭HDHRyEjHH01)(1HjEy01HjEy0整理得：01)(120222yyyEkEE)44(00020)2c

9、os(2kjyekCE120yEHzx6.1 H面扇形喇叭最佳H面喇叭的长度和口径尺寸满足：此时，口径上最大相位偏差为0.75增益约为：口径效率为0.640231HHDR208 . 7EHDDG 6.2 多模喇叭ab介质套6.3 透镜天线a.介质透镜 b.金属透镜第7章 反射面天线7.1单反射面天线抛物面天线的馈源：a.确定的相位中心b.单向辐射和旋转对称的c.对口径的遮挡尽可能小d.应具有足够的工作带宽7.2 偏置抛物面天线优：增大增益、提高天线效率缺：增大交叉极化电平7.3 双反射面天线ABBA优：得到均匀口径场，更好控制口径面上的功率分布 时第8章 缝隙天线8.1 理想导电平面上的矩形缝

10、隙设缝中电场为：等效磁流面密度：则l 2xyz)(sin0zlkVEmx)(sin20zlkVzJmmsrjkmelklkrVjH0sincos)coscos(000rjkmelklkrVjE0sincos)coscos(0064. 1maxD4867343772inZ/40l8.2 矩形波导馈电的缝隙根据缝隙引起波导壁纵向电流或横向电流的变化可将缝隙等效为并联导纳或串联阻抗宽壁横缝等效为传输线的串联阻抗宽壁纵缝等效为并联导纳第9章 微带天线微带贴片天线：在带有导体接地板的介质基片上附加导体贴片构成的天线。优：剖面低、重量轻； 适合于批量生产； 便于实现圆极化；缺：频率低、频带窄9.1 宽频带技术1.采用厚基板2.采用介电常数较