第十五讲 天线的工作参数

1、方向函数和方向图E( , )f( , )const 定义：天线的辐射参量随空间变化的图形电场、磁场、辐射强度、相位、极化、轴比等电基本振子的辐射电场远场幅度方向图：对称振子的辐射方向图：const2Ilrsin2jkrIlEjerE( , )f( , )sinconst 60constmIr60cos(cos )cossinjkrmIllEjerE( , )cos(cos )cosf( , )constsinll 方向图maxf( , )F( , )f 归一化方向函数：电基本振子的辐射电场远场归一化幅度方向图：对称振子的辐射方向图（L小于半波长）：maxf1maxf( , )F( , )sin

2、f maxf1 cosl maxf( , )cos(cos )cosF( , )fsin (1 cos)lll 某阵列和半波振子的三维方向图方向图E面方向图：最大辐射方向 和电场矢量平面内的辐射方向图电基本振子一个波长的对称振子半波振子某阵列方向图H面方向图：最大辐射方向和磁场矢量平面内的辐射方向图电基本振子某阵列方向图E( , )f( , )const 辐射场与方向函数E( , )constf( , ) maxmaxE( , )constf( , ) maxmaxE( , )constf( , )F( , )constf( , )E( , ) maxf( , )F( , )f maxE( ,

3、 )F( , ) E( , ) 方向图方向图的副瓣、旁瓣、后瓣maxE()Full=20log()E( )副瓣电平：辐射功率流密度功率流密度可以采用波印亭矢量表示：0902*E1S(EH )222max*maxE1S(EH )22222maxmaxEF( , )SSF( , )2 2S(sin )2 2Ilr基本振子：半波振子：2601cos(cos )cosS2sinmIllr2maxmaxE2 S辐射功率09022*200ss222max0022max20011pds=(EH ) dsE r sin d d221EF( , )r sin d d2EF( , )r sin d d2S 辐射功

4、率为包围天线的远区球面上功率流密度的积分：电基本振子：2222200P(sin ) sin r d d40I ()2 2Illr 对称振子：22m0cos(cos )cosP30Idsinll方向系数平均功率流密度：02PS4 rmaxmax202max222max200200SSD=SP /4 rE42EF( , ) sin d dF( , )r sin d d2 4 r 定义： 表示若所有天线辐射能量均匀分布于空间各个方向时的辐射强度max0SD=S定义： 表征了天线将能量定向辐射的能力D=1.5电基本振子：半波振子：D=1.64方向系数与辐射功率max0SD=S2maxmax0222 D

5、P60DPE2 S2 DS =4 rrmax0SDSmax260DPErmax260DPEEF( , )F( , )r 22maxErP60D例：测得电基本振子在45度方向r=5km处，电场幅度为2mv/m求该电基本振子的辐射功率。电基本振子： D=1.5F( , )sin 0maxEEsin452mv/mmax02Emv/m=2 2mv/msin452maxErP?60D天线系统辐射效率2in0PP (1) indPP +P馈电输入功率辐射功率 损耗功率AinP=P天线效率定义：天线增益AinPGDDP馈电效率定义：in0P=PGD（理想匹配）辐射电阻定义： I称为归算电流（表征了天线将I源

6、转化为辐射波的能力）0902PR =0.5I对半波振子若取I为Im，则称为归算于波腹电流的辐射电阻。220mPcos(cos )cosR =60d0.5Isinll电基本振子：22PR =80()0.5Il为表征天线上各部位电流的叠加效果，引入等效长度概念： 是被等效天线的辐射场。 是等效后长度为le的电流产生的场。有效长度090maxmax( , )( , )EE 半波振的等效长度：090sin22eeIlIlErr max( , )E max( , )E maxmax60( , )( , )2meIIlEfErr max2meIlfk I令：定义：天线的最大辐射方向上辐射电波的极化，即最大

7、辐射方向上电场 矢量端点的运动轨迹。分为： 线极化 ：垂直极化，水平极化-线天线 圆极化：左旋，右旋-两个相差90度等幅的天线够成 椭圆极化：轴比 天线的极化天线的带宽所有参数正常工作的交集： 极化、增益、逐波、方向图、半功率波瓣宽度、噪声等 接收天线的参数n有效面积： 若天线接收的最大输出功率Plout（最大接收方向对准来波方向且接收机负载匹配） 定义：loutePASS为来波的功率流密度参数反映了天线“截获”来波能量的能力。天线截获能量相当于一块面积为Ae大小的沿垂直于来波方向垂直的平板截获的能量。2*E1S(EH )22loutePSA接收天线的参数22960loutPED2*E1S(EH )22最大输出功率：222229604E240louteEDPADS24eDA天线的互易特性同一个天线在作为发射天线和接收天线时