电磁场与微波技术课件第8章

1、 l第8章 l天线 l 天线概述天线概述8.1动态位函数及其解动态位函数及其解8.2基本振子的辐射基本振子的辐射8.3电线的电参数电线的电参数8.4 l 其他类型天线简要介绍其他类型天线简要介绍8.7天线阵天线阵8.6对称振子天线对称振子天线8.5 8.1 天线概述天线概述l 8.1.1 天线的定义l 按照IEEE的定义，天线是用来发射或接收无线电波的装置。 图图8.1 8.1 无线通信系统框图无线通信系统框图 l 8.1.2 天线的分类l 按天线适用的波段来分类，可以分为长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线等。l 按天线的结构分类，可以分为线状天线、面状天线、缝隙天线和微带天线

2、等。l按天线的用途来分类，可以分为广播天线、通信天线、雷达天线、导航天线等。 l 8.1.3 天线的研究方法l 求解天线辐射的工程方法是利用叠加原理。线天线首先求出元电流（或称为电基本振子）的辐射场，然后找出线天线上的电流分布，线天线的辐射是元电流辐射的线积分。面天线将辐射问题分为内问题和外问题，由已知激励源求天线封闭面上的场为内问题，由封闭面上的场求外部空间辐射场为外问题，在求外问题时，辐射场也要用到叠加原理。 8.2 动态位函数及其解动态位函数及其解l 8.2.1 动态标量位和动态矢量位l（8.5）l（8.7）A AB Bt A AE E l 8.2.2 动态位函数的方程l l（8.11）

3、l（8.12） 222tJ222tA AA A l 8.2.3 动态位函数的解l（8.17）l （8.18）drvrttr41,drvrttrJ4,A A l （8.21）l（8.23） drerjkr41 l-jkrdrIerl4A A 8.3 基本振子的辐射基本振子的辐射l 8.3.1 电基本振子的辐射场 图图8.2 8.2 电基本振子电基本振子 l jkrrjkrjkrrerrkjIlHHHEerjrkrkjIlEerjrkIlE232203201sin40001sin141cos24 l 1. 近区场sin4sin4cos223030rIlHrIljErIljEr l 2. 远区场jk

4、rjkrjkrjkrerIljerkIljHerIljerIlkjEsin2sin4sin2sin4002 图图8.3 8.3 电基本振子辐射的方向图电基本振子辐射的方向图 l 3. 中间区 l 8.3.2 磁基本振子的辐射场jkrjkrerSIHerSIEsin12sin2000 图图8.4 8.4 小电流环及磁矩小电流环及磁矩 8.4 天线的电参数天线的电参数l 1. 天线的效率 LinAPPPPP l 2. 输入阻抗inininininjXRIUZ l 3.方向性函数和方向图l 归一化方向性函数 maxmax,ffFE E, ,E E l 立体方向图可以完全反映出天线的方向特性。lE面方

5、向图：电场矢量所在平面的方向图。lH面方向图：磁场矢量所在平面的方向图。 （1）主瓣宽度（2）旁瓣电平（3）前后比 图图8.5 8.5 主瓣宽度及旁瓣电平主瓣宽度及旁瓣电平 l4. 方向性系数22maxmaxavavEESSDdd 200222maxsin,4FEEDav l 5. 增益l 6. 有效长度 图图8.6 8.6 天线的有效长度天线的有效长度 l 7. 极化ll 天线的极化是指在天线最大辐射方向上，电场矢量的方向随时间变化的规律。 l 8. 频带宽度l将天线的电参数保持在规定技术指标要求之内的频率范围，称为天线的工作频带宽度，简称为天线的带宽。8.5 对称振子天线对称振子天线l 图

6、图8.7 8.7 对称振子对称振子 l8.5.1 对称振子的电流分布 0sin0sinsinzlzlkIlzzlkIzlkIzImmm l 8.5.2 对称振子的辐射场 sincoscoscos,klklF 图图8.8 8.8 对称振子电流分布及对称振子电流分布及E E面方向图面方向图 l 8.5.3 对称振子的辐射电阻和输入阻抗 22mIPR 8.6 天线阵天线阵l 8.6.1 二元阵与方向性乘积原理l l（8.61）l （8.62）l（8.63）jmeF1,2,2FFFar1,6011jkrareFrIje eE E 图图8.9 8.9 对称振子输入阻抗对称振子输入阻抗 图图8.10 8.10 二元阵二元阵 l 8.6.2 均匀直线阵2sin2sin,11NFNE EE EE E 图图8.11 8.11 均匀直线阵均匀直线阵 8.7 其它类型天线简要介绍其它类型天线简要介绍l 8.7.1 行波天线 图图8.12 8.12 菱形天线菱形天线 l 8.7