天线基本参数

1、接收机接收机接收天线接收天线馈线导行波导行波导行波导行波发射机发射机发射天线发射天线馈线导行波导行波中、短波发射天线中、短波发射天线微波接力天线微波接力天线卡塞格仑天线卡塞格仑天线MMDS-A型微波天线型微波天线拉杆天线拉杆天线引向天线引向天线喇叭天线喇叭天线微带天线微带天线卫星接收天线卫星接收天线宽带全向天线宽带全向天线3m3m微波接力通信天线微波接力通信天线中国远程相控阵雷达中国远程相控阵雷达舰载对空搜索雷达天线舰载对空搜索雷达天线相控阵雷达天线相控阵雷达天线螺旋天线螺旋天线俄罗斯新型有源相控俄罗斯新型有源相控阵雷达天线阵雷达天线俄军巨型雷达天线阵列俄军巨型雷达天线阵列1.1.方向性函数和

2、方向性图方向性函数和方向性图天线辐射特性与空间坐标之间的函数关系式称为天线的天线辐射特性与空间坐标之间的函数关系式称为天线的方向性方向性函数。函数。根据方向性函数绘制的图形称为天线的根据方向性函数绘制的图形称为天线的方向性图。方向性图。方向性函数的定义：在离开天线一定距离处，描述天线辐方向性函数的定义：在离开天线一定距离处，描述天线辐射场的相对值与空间方向的函数关系，称为方向性函数，射场的相对值与空间方向的函数关系，称为方向性函数，表示为表示为 。( , )f 通常采用归一化方向性函数，定义为通常采用归一化方向性函数，定义为maxmax( , )( , )( , )( , )EfFEf 式中的

3、式中的 为指定距离上某方向上为指定距离上某方向上 的电场强度值，的电场强度值， 为同一距离上的最大电场强度值，为同一距离上的最大电场强度值， 为方向性函数的最大值。为方向性函数的最大值。( , )E ( , ) maxEmax( , )f 电偶极子的归一化方向性函数为电偶极子的归一化方向性函数为( , )sinF 根据归一化方向性函数可以绘制归一化方向性图。根据归一化方向性函数可以绘制归一化方向性图。z zyEyxEzxyzE为了讨论天线的辐射功率的空间分布状况，引入功率方向性为了讨论天线的辐射功率的空间分布状况，引入功率方向性函数函数 ，它与场强方向性函数，它与场强方向性函数 的关系为的关系

4、为( , )pF ( , )F 2( , )( , )pFF )( 900f)( 900f)( 900f)( 900f 在对各种天线的方向图特性进行定量比较时，通常考虑在对各种天线的方向图特性进行定量比较时，通常考虑以下几个参数：以下几个参数：120.52 0.52 1010logSSLLdBS 通常要求副瓣电平尽可能低通常要求副瓣电平尽可能低通常要求副瓣电平尽可能低通常要求副瓣电平尽可能低0SbS110logbSFBdBS 2.2.方向性系数方向性系数在相等的辐射功率下，受试天线在其最大辐射方向上某点产在相等的辐射功率下，受试天线在其最大辐射方向上某点产生的功率密度与一理想的无方向性天线在同

5、一点产生的功率生的功率密度与一理想的无方向性天线在同一点产生的功率密度的比值，定义为受试天线的方向性系数。表示为密度的比值，定义为受试天线的方向性系数。表示为002maxmax200rrrrPPPPSEDSE式中的式中的 和和 分别为受试天线和理想天线的无方向分别为受试天线和理想天线的无方向性天线的辐射功率。受试天线的辐射功率为性天线的辐射功率。受试天线的辐射功率为rP0rP2222max0002222max001( , )21( , )sin2( , )sin240ravSSEPSdSdSEFrd dErFd d 故故2max22200240( , )sinrPErFd d 而理想的无方向性

6、天线的辐射功率为而理想的无方向性天线的辐射功率为222220000044260rEE rPSrr 故故200260rPEr 于是于是02max2220004( , )sinrrPPEDEFd d 根据方向系数的的定义可知根据方向系数的的定义可知220max0260rPEDEDr即即0max60rrrPPDPEr 对无方向性天线，对无方向性天线，D=1D=1，得，得00max60rrrPPPEr 受试天线的方向性系数表征该天线在其最大辐射方向受试天线的方向性系数表征该天线在其最大辐射方向上比无方向性的天线而言将辐射功率增大的倍数。上比无方向性的天线而言将辐射功率增大的倍数。002maxmax20

7、0rrrrPPPPSEDSE或由或由 与与0max60rrrPPDPEr 00max60rrrPPPEr 也可以看出方向性系数的物理意义也可以看出方向性系数的物理意义例例8.5.7 计算电偶极子的方向性系数计算电偶极子的方向性系数解：电偶极子的归一化方向性函数为解：电偶极子的归一化方向性函数为( , )sinF 于是于是220041.5sinsinDd d 若用分贝表示，则为若用分贝表示，则为10log1.51.76DdB 3.3.效率效率天线的辐射功率天线的辐射功率 与输入功率与输入功率 的比值，表示为的比值，表示为 inPrP,rrAinrLPPPPP 为天线的总损耗功率，通常包为天线的总

8、损耗功率，通常包括天线导体中的损耗和介质损耗括天线导体中的损耗和介质损耗LP天线向外辐射的功率可以看作是被某个电阻吸收的功率，而天线向外辐射的功率可以看作是被某个电阻吸收的功率，而总损耗功率也可以作是某个电阻上的损耗功率，该电阻为损总损耗功率也可以作是某个电阻上的损耗功率，该电阻为损耗电阻耗电阻 ，于是有：，于是有：LR22,1122rrLLPI R PI R 故天线的效率可表示为：故天线的效率可表示为：rrArLrLPRPPRR 要提高天线的效率，应尽可能增大辐射电阻和降低损耗电阻。要提高天线的效率，应尽可能增大辐射电阻和降低损耗电阻。4. 4. 增益系数增益系数 在相同的输入功率下，受试天

9、线在其最大辐射方向上某点在相同的输入功率下，受试天线在其最大辐射方向上某点产生的功率密度与一理想的无方向性天线在同一点产生的功产生的功率密度与一理想的无方向性天线在同一点产生的功率密度的比值，定义为受试天线的增益系数。表示为率密度的比值，定义为受试天线的增益系数。表示为002maxmax200ininininPPPPSEGSE对于无方向性天线对于无方向性天线D=1D=1，若，若 故故G=1,G=1,则则1A 考虑天线效率的定义，可得考虑天线效率的定义，可得AGD 以及以及max60inGPEr 0max60inPEr 如，为了在空间一点如，为了在空间一点M处产生某特定值的场强，若采用处产生某特

10、定值的场强，若采用无方向性天线发射需要输入无方向性天线发射需要输入10W的功率，但采用增益系的功率，但采用增益系数数G=10的天线发射，则只需要输入的天线发射，则只需要输入1W的功率。的功率。5.5.输入阻抗输入阻抗天线的输入阻抗定义为天线输入端的电压与电流之比，表示为天线的输入阻抗定义为天线输入端的电压与电流之比，表示为inininininUZRjXI 式中的式中的 表示输入电阻，表示输入电阻， 表示输入电抗表示输入电抗inRinX天线作为馈线的负载，通常要求达到阻抗匹配。天线作为馈线的负载，通常要求达到阻抗匹配。6. 6. 有效长度有效长度定义为：在保持实际天线最大辐定义为：在保持实际天线

11、最大辐射方向上的场强不变的条件下，射方向上的场强不变的条件下，假设天线上的电流为均匀分布，假设天线上的电流为均匀分布，电流的大小等于输入端的电流，电流的大小等于输入端的电流，此假想天线的长度此假想天线的长度 即称为实即称为实际天线的有效长度。际天线的有效长度。是衡量天线辐射能力的参数之一。是衡量天线辐射能力的参数之一。el7.7.极化极化 天线的极化特性是天线在其最大辐射方向上电场矢量的天线的极化特性是天线在其最大辐射方向上电场矢量的取向随时间变化的规律。按轨迹形状分为线极化、圆极化和取向随时间变化的规律。按轨迹形状分为线极化、圆极化和椭圆极化。椭圆极化。 线极化又分为水平极化和垂直极化。圆极化天线又分为线极化又分为水平极化和垂直极化。圆极化天线又分为右旋和左旋圆极化。通常，偏离最大辐射方向时，天线的极右旋和左旋圆极化。通常，偏离最大辐射方向时，天线的极化将随之改变。化将随之改变。8.8.频带宽度频带宽度 当频率改变时，天线的电参数能保持在规定的技术当频率改变时，天线的电参数能保持在规定的技术要求范围内，将对应的频率变化范围称为该天线的频带要求范围内，将对应的频率变化范围称为该天线的频带宽度，简称带宽。宽度，简称带