天线与电波传播宋铮答案

1、天线与电波传播宋铮答案【篇一：西电天线论文作业】txtxx xxxxxxx xxxxxxxx xx xx xxxxxxx摘要：介绍了圆形口径喇叭天线的基本原理，重点对双模圆锥喇叭 进行了分析，最后仿真出一个双模工作的圆锥喇叭天线的方向图、 驻波比以及轴比。关键词：圆形口径喇叭；双模圆锥喇叭天线；方向图；驻波比；轴 比design research on circular aperture dual-mode horn antenna xx xx xxxxxxxx univ., xian 710071, chinaabstract: the basic principle of the circ

2、ular aperture horn antenna are introduced, focusing on dual-mode conical horn are analyzed, finally the simulation work out a dual-mode conical horn antenna pattern, standing wave ratio and the axial ratio.keywords: circular aperture horn； dual-mode conical horn antenna; pattern; standing wave ratio

3、; the axial ratio.喇叭天线是一种应用广泛的微波天线，其优点是结构简单，频带宽， 功率容量大，调整与使用方便。它常用于如下几个方面：1大型射 电望远镜的馈源，卫星地面站的反射面天线馈源，微波中继通讯用 的反射面天线馈源；2相控阵的单元天线；3在天线测量中，喇叭天 线常用作对其它高增益天线进行校准和增益测试的通用标准等。1 圆形口径喇叭锥喇叭一般采用圆波导馈电，描述圆锥喇叭的尺寸有口径直径 d，喇叭长度r。圆锥喇叭的口径场的振幅分布与圆波导中的te11相同， 但是相位按平方律沿半径方向变化。图2-5计算了不同轴向长度圆锥喇叭的方向系数与口径直径的关系。从图中可以看出，锥喇叭仍然存

4、在着最佳尺寸。与矩形喇叭类似，当轴向长度一定时，增大口径尺寸的效果将以增大口径面积为优势 逐渐地转向以平方相位偏移为优势。最佳圆锥喇叭的主瓣宽度与方向系数可以由以下公式近似计算:(1) 0.5图1圆锥喇叭图错误！文档中没有指定样式的文字。锥喇叭的方向系数在增益最大值(图中虚线)处，可归纳出r与d的近似关系rop?24?2?015? (2)2多模喇叭主模喇叭面的主瓣宽度比h面窄，e面的副瓣高，e面的相位特 性和h面的相位特性又很不相同。因此用主模喇叭作为反射面天线 的馈源，使天线的效率提高受到限制。为了提高天线口径的面积利 用系数，就必须设法给主反射器提供等幅同相且轴向对称的方向图， 即所谓的等

5、化方向图。多模喇叭就是应此要求而设计的，它利用不 连续截面激励起的数个幅度及相位来配置适当的高次模，使喇叭口 径面上合成的e面及h面的相位特性基本相同，从而获得等化和低 副瓣的方向图，使之成为反射面天线的高效率馈源。多模喇叭可以由圆锥喇叭和角锥喇叭演变而成，但一般都采用圆锥 喇叭，利用锥角和半径的变化以产生所需要的高次模。多模喇叭天线设计主要考虑以下两大部分：第一部分是高次模激励 结构它包括变张角圆锥系统，半径跃变的圆柱系统和半径张角同时 跃变的圆锥系统；第二部分是移相段，它包括圆锥移相段和直波移 相段等。图2-7就是由变张角圆锥系统a气c和直波导移相段a-b， 锥移相段b-c组成的多模喇叭。

6、图3多模喇叭结构示意图在(2-5)式中axmn和bxmn等是te模和tm模的振幅系数；二元函数fhx(x,y)和fex(x,y)等为标准化的横向分布函数。上标h和e表示标方向的分量；一元函数temn和tmmn模，角标x,y,z表示沿该坐fh(z)表示沿z向的传播。通常，hhhfh(z)?exp?jamnz?mnexpjamnz (3)其中a为mnhte模的传播常数，mn?为mnhte模的反射系数；mnfe(z)的情况类似。当某一个缺少某个分量时，可认为相应的横向分布函数为零。由波导理论还知道，对于任意截面的柱状波导，各模电磁场满足如下功率正交条件：(?e1?h2?e2?h1)?ds?0 (4)

7、 ?以上式子表明模式1和模式2不发生功率交换，既两个模式各自独 立地携带能量，传输中互相不交换能量。式3和4是多模馈源的理 论基础。多模圆锥喇叭的物理机理可表述如下：众所周知圆波导的主模是 工作于主模，则其辐射方向图呈现出极低的交叉极化峰值电平。向图都有贡献，而模tell模。如果圆波导teln模对h面和e面的 方tmln对e面方向图有贡献，对h面没有贡献。通常，由于主模 为tell模的喇叭的e面方向图比h面方向图窄，形不成旋转轴对称 的辐射方向图，其峰值交叉极化电平也必然高。因此一般说来主模 馈源是一种低效率馈源。如果在主模馈源中引入产生高次模的装置， 而且合适地配置高次模与主模的相对相位，充

8、分利用不同高次模的 不同特性，就有可能对馈源系统获得很好的性能。图4双模圆锥喇叭 图5双模圆锥喇叭的口径场 图4和图5所示的为双模圆锥喇叭的结构和工作特性，它是在圆锥 喇叭的颈部加入了一个不连续段，除了激励主模tell外还激励了高 次模tm11。适当调整不连续段的长度和直径，就可以控制tell和 tm11两种模式之间的幅度比及相位关系，在喇叭口径上得到较为均 匀的口径场分布。3仿真结果利用hfss软件设计了一个双模工作的圆锥喇叭天线，此天线中心频 率为2.4ghz，采用圆波导馈电结构，并采用两个激励模式，两个模 式的初始误差为90度，构成圆极化。本节先介绍了如何在hfss中 实现对圆锥喇叭和圆

9、波导馈电结构的建模，然后介绍波端口双模激 励和辐射边界的设置，最后生成了驻波比，二维辐射远场，圆极化 轴比的仿真结果。（1）双模圆锥喇叭天线模型，如图6所示。图6双模圆锥喇叭天线模型（2）查看e面和h面的远区辐射场方向图因为设置的激励源电场初始值在x、y方向上的分量幅度相等，y方 向上电场分量相位滞后90度，波沿着z轴正向传播，所以这是一个 左旋圆极化波。左旋圆极化波的远场增益方向图，如图7所示。【篇二：天线作业】txt摘要：天线电参数是定量衡量天线性能的尺度，在设计天线中起 着重要的作用。本文主要计算半波阵子和全波阵子的参数，包括方向函数、方向图、方向系数、辐射阻抗等，以加深对对称阵子的理

10、解。引言：为了更加深入了解半波阵子和全波阵子的基本性能，本文借 助matlab、fortran等工具对它们参数进行分析。在所有对称阵子中， 半波阵子(l?0.25?)最具有实用性，广泛的应用于短波和超短波波段， 它既可以独立作为天线使用，也可以作为天线阵的阵元，还可以用 作微波波段天线的馈源。对称阵子以波腹电流归算的方向函数为：f(?)?1.半波阵子方向 函数对于半波阵子，|?0.25?,即2l?05?，代入(1-1)得半波阵子以波 腹电流归算的方向函数为cos(klcos?)?cos(kl)(1-1)sin?cos?)(1-2)f(?)?sin?式(1-2)的最大值fmax为1,所以半波阵子

11、的归一化方向函数应 为?cos?)f(?)f(?)?(1-3)?fmaxsin?方向图在matlab中采用极坐标绘图画出方向图如下：t=0:001:2*pi;polar(t,abs(cos(pi*cos(t)/2)./sin(t)?半波阵子e面方向图90 180 0270波瓣宽度cos?)2f(?)令f(?)?=，在matlab中求解此方程:？2fmaxsin?solve(abs(cos(pi*cos(t)/2)/sin(t)=0.707)ans = -.88929526018936849675306653169683 得?08893?5095所以半波阵子的半功率波瓣宽度应为2?05e?180

12、?2?781?方向系数d?4?2?f2(?,?)sin(?)d?d?22cos(cos?)?0sin?d?2?16411.2188上式中分母的积分利用定积分数值计算法中的抛物线法求得，fortran程序如下：open(1,file=int.dat)write(*,*) input a,b,n=? read(*,*) a,b,n pi=3.1415926y3=0do 30 j=0,nx3=ax3=x3+float(j)*(b-a)/float(n) if(j.eq.0.or.j.eq.n) then y3=y3+1./3.*f(x3,pi)*(b-a)/float(n) elsek=j-2*in

13、t(j/2) if(k.eq.0) theny3=y3+2./3.*f(x3,pi)*(b-a)/float(n) elsey3=y3+4./3.*f(x3,pi)*(b-a)/float(n) end if end if30continue write(1,*) n,y3 write(*,*) n,y3 end function f(x,pi)f=cos(pi*cos(x)/2.)*2/sin(x)end 在 fortran 中运行上述程序，a=0.001, b=3.1415926, n=10000， 积分结果为1.218824辐射阻抗22120fmax120120fmax?73.13?由式

14、 d?得 rr?d1.641rr2.全波阵子方向函数对于全波阵子，1?0.5?,即21?,代入式(1-1)得全波阵子以波腹电流归算的方向函数为f(?)?cos(?cos?)?1(1-4)sin?式(1-4)的最大值fmax为2，所以全波阵子的归一化方向函数应为 f(?)?f(?)cos(?cos?)?1?(1-5)fmax2sin?方向图在matlab中采用极坐标绘图画出方向图如下：t=0:0.01:2*pi;po1ar(t,abs(05*(cos(pi*cos(t)+1)./sin(t)全波阵子e面方向图901800270波瓣宽度令f(?)?f(?)cos(?cos?)?12?=,在matl

15、ab中求解此方程:2fmax2sin?so1ve(05*abs(cos(pi*cos(t)+1)/sin(t)=0707)ans = -1.1532667927505364626757442983038得？1153?6606所以全波阵子的半功率波瓣宽度应为2?0.5e?180?2?47.88?方向系数?d?4?2?f2(?,?)sin(?)d?d?22?2.411?(cos(0.8295?cos?)?1)2d?04sin?上式中分母的积分利用定积分数值计算法中的抛物线法求得，fortran程序如下：open(1,file=int.dat)write(*,*) input a,b,n=? rea

16、d(*,*) a,b,n pi=3.1415926y3=0do 30 j=0,n x3=ax3=x3+float(j)*(b-a)/float(n)if(j.eq.0.or.j.eq.n) theny3=y3+1./3.*f(x3,pi)*(b-a)/float(n) elsek=j-2*int(j/2) if(k.eq.0) theny3=y3+2./3.*f(x3,pi)*(b-a)/float(n) elsey3=y3+4./3.*f(x3,pi)*(b-a)/float(n) end if end if30continue write(1,*) n,y3 write(*,*) n,y3

17、 endfunction f(x,pi)f=025*(cos(pi*cos(x)+1)*2/sin(x)end在 fortran 中运行上述程序，a=0.001，b=3.1415926, n=10000，积分结果为0.829533辐射阻抗22120fmax480120fmax?199.09?由式 d?得 rr?d2.411rr，全波振子的方向系数为d?2.411,所以半波总结：半波阵子的方向系 数为 d?1.641振子的方向性比全波振子稍差，但实际中,半波阵子(l?0.25?)最具有 实用性，广泛的应用于短波和超短波波段，它既可以独立作为天线 使用，也可以作为天线阵的阵元，还可以用作微波波段天

18、线的馈源。 参考文献1.宋 铮.天线与电波传播.西安电子科技大学出版社2.李海涛.matlab 程序设计教程.高等教育出版社3.郭立新.计算物理学.西安电子科技大 学出版社4.魏文源.天线原理【篇三：天线论文】txt摘要：介绍了圆形口径喇叭天线的基本原理，重点对双模圆锥喇叭进行了分析，最后仿真出一个双模工作的圆锥喇叭天线的方向图、 驻波比以及轴比。关键词：圆形口径喇叭；双模圆锥喇叭天线；方向图；驻波比；轴 比design research on circular aperture dual-mode horn antennali ting 113104000559abstract: the b

19、asic principle of the circular aperture horn antenna are introduced, focusing on dual-mode conical horn are analyzed, finally the simulation work out a dual-mode conical horn antenna pattern, standing wave ratio and the axial ratio.keywords: circular aperture horn； dual-mode conical horn antenna; pa

20、ttern; standing wave ratio; the axial ratio.0引言喇叭天线是一种应用广泛的微波天线，其优点是结构简单，频带宽， 功率容量大，调整与使用方便。它常用于如下几个方面：1大型射 电望远镜的馈源，卫星地面站的反射面天线馈源，微波中继通讯用 的反射面天线馈源；2相控阵的单元天线；3在天线测量中，喇叭天 线常用作对其它高增益天线进行校准和增益测试的通用标准等。1 圆形口径喇叭圆锥喇叭一般采用圆波导馈电，描述圆锥喇叭的尺寸有口径直径d， 喇叭长度r。圆锥喇叭的口径场的振幅分布与圆波导中的te11相同， 但是相位按平方律沿半径方向变化。图2-5计算了不同轴向长度圆锥

21、喇叭的方向系数与口径直径的关系。 从图中可以看出，圆锥喇叭仍然存在着最佳尺寸。与矩形喇叭类似， 当轴向长度一定时，增大口径尺寸的效果将以增大口径面积为优势 逐渐地转向以平方相位偏移为优势。最佳圆锥喇叭的主瓣宽度与方向系数可以由以下公式近似计算：(1)图1圆锥喇叭图错误！文档中没有指定样式的文字。圆锥喇叭的方向系数 在增益最大值(图中虚线)处，可归纳出r与d的近似关系 2多模喇叭主模喇叭面的主瓣宽度比h面窄，e面的副瓣高，e面的相位特 性和h面的相位特性又很不相同。因此用主模喇叭作为反射面天线 的馈源，使天线的效率提高受到限制。为了提高天线口径的面积利 用系数，就必须设法给主反射器提供等幅同相且

22、轴向对称的方向图，即所谓的等化方向图。多模喇叭就是应此要求而设计的，它利用不 连续截面激励起的数个幅度及相位来配置适当的高次模，使喇叭口 径面上合成的e面及h面的相位特性基本相同，从而获得等化和低 副瓣的方向图，使之成为反射面天线的高效率馈源。rop?24?2?015? (2)多模喇叭可以由圆锥喇叭和角锥喇叭演变而成，但一般都采用圆锥 喇叭，利用锥角和半径的变化以产生所需要的高次模。多模喇叭天线设计主要考虑以下两大部分：第一部分是高次模激励 结构它包括变张角圆锥系统，半径跃变的圆柱系统和半径张角同时 跃变的圆锥系统；第二部分是移相段，它包括圆锥移相段和直波移 相段等。图2-7就是由变张角圆锥系统a-a，、c-cN直波导移相段a-b，圆 锥移相段b-c组成的多模喇叭。图3多模喇叭结构示意图在(2-5)式中a和mnxb等是te模和tm模的振幅系数；二元函数mnxfhx(x,y)和fe x(x,y)等为标准化的横向分布函数。上标h和e表示temn和tmmn 模，角标x,y,z表示沿该坐标方向的分量；一元函数fh(z)表示沿z向的传播。通常，hhh