通信网应用技术

通信网应用技术第一页，共一百三十六页，2022年，8月28日本课程教学方法:电化教学+传统授课方式.成绩评定:总评成绩（100%）=平时成绩（70%）+期末（开卷）成绩（30%）平时成绩包括：作业（10%）、出勤（２0%）（缺勤一次-2分）、撰写一篇论文:（40%）要求同学们结合课程的学习，通过图书馆、网上、广泛查阅资料，撰写一篇论文。考核方式：开卷第二页，共一百三十六页，2022年，8月28日论文参考题目：１．通信网中无线电磁波传播特性研究２．天馈系统中的阻抗匹配技术及应用研究３．发射天线的主要特性参数与通信网性能的关系研究４．提高天线有效长度的措施研究５．影响卫星天线性能的有关因素及消除方法的研究６．天线在移动通信系统中的应用研究７．地面对天线性能影响的分析与研究第三页，共一百三十六页，2022年，8月28日８．智能天线方向特性的分析与应用研究９．电波多径传播及衰落的分析与研究１0．电磁波折射、反射与绕射现象的分析与对通信性能影响的研究。１１．分集天线的分析与应用研究１２．宽频带天线的分析与应用研究１３．螺旋天线的工作原理与应用研究１４．缝隙天线在现代通信中的应用研究１５．微带天线在现代通信中的应用研究１６．旋转场天线的性能分析与应用研究第四页，共一百三十六页，2022年，8月28日参考教材一：《天线与电波传播》作者：宋铮出版社：西安电子科技大学出版社二：《天线技术》作者：许学梅、杨延嵩出版社：西安电子科技大学出版社三：天线与电波传播》作者：王华芝出版社：北京邮电大学四：《天线与电波传播》作者：周朝栋出版社：西安电子科技大学出版社五：《微波技术与天线》作者：刘学观出版社：西安电子科技大学出版社第五页，共一百三十六页，2022年，8月28日绪论

天线(antenna)在各种无线电通信系统中都是不可缺少的重要组成部分。在无线通信系统中，信息的传输是依靠无线电波(Wirelesswave)来工作的，因此需要有无线电波的辐射(transmitter)和接收设备(receiver)。用来辐射和接收无线电波的装置称为天线。

第六页，共一百三十六页，2022年，8月28日最基本的无线电通信系统如图所示。天线(antenna)的作用：发射天线将发射机输出的高频电流能量（或导波能量），转换为电磁波能量并辐射到预定方向．接收天线将来自空间的电磁波能量又转换为高频电流能量，经馈线送至接收机。第七页，共一百三十六页，2022年，8月28日接收天线与发射天线的作用是一个可逆的过程。同一副天线用作发射和用作接收的特性参数(包括方向特性、阻抗特性及其他参数)是相同的

第八页，共一百三十六页，2022年，8月28日天线的分类：按用途分：通信天线、导航天线、广播电视天线、雷达天线和卫星天线等；按工作波长分：超长波天线、长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线等；按辐射元的类型分：为两大类：线天线和面天线。线天线是由半径远小于波长的导线或金属构成构成，主要用于长波、中波和短波波段；面天线是由尺寸大于波长的金属或介质面构成的，主要用于微波(microwave)波段；超短波波段则两者兼用。第九页，共一百三十六页，2022年，8月28日按天线特性分：例如从方向特性分，从极化特性分，从频带特性分，有窄频带天线、宽频带天线和超宽频带天线；按馈电方式分，有对称天线、非对称天线；按天线上电流分，有行波天线、驻波天线；按天线外型分：有V型、菱形、环行、螺旋天线、喇叭天线、反射面天线等等。第十页，共一百三十六页，2022年，8月28日第1章天线基础知识1.1电基本振子的辐射1.1.1电基本振子的辐射1.1.2磁基本振子的辐射第十一页，共一百三十六页，2022年，8月28日1.1.1电基本振子的辐射电基本振子(Electricshortdipole)又称电流元是一段载有高频电流的短导线，其长度l<<波长λ。同时，沿振子各点电流Iejωt的振幅相等、相位相同。它是构成各种线式天线的最基本单元。任何线式天线都可以看成是由许多基本振子组成的，天线在空间中的辐射场可以看作是由这些电基本振子的辐射场叠加得到的。因此，要研究各种天线的特性，首先应了解电流元的辐射特性。第十二页，共一百三十六页，2022年，8月28日电磁场理论中，已给出了在球坐标原点O沿z轴放置的电基本振子，在各向同性理想均匀无限大的自由空间产生的各个电磁场分量为：

(1-1-1)第十三页，共一百三十六页，2022年，8月28日式中β为相移常数，（β也是媒质中电磁波的波数）。在自由空间中，媒质的介电系数ε=ε0=10-9/36πF/m，导磁率μ=μ0=4π×10-7H/m，第十四页，共一百三十六页，2022年，8月28日图1-2电基本振子与球坐标系统图1-1电基本振子的辐射r为坐标原点O至观察点M的距离，θ为射线OM与振子轴（z轴）间的夹角，为OM在xoy平面上的投影与x轴之间的夹角(方位角)，如图1-2所示。λ为自由空间波长。

第十五页，共一百三十六页，2022年，8月28日电基本振子的电场只有和两个分量，磁场只有即方向一个分量，这三个电场和磁场分量是相互垂直的。

第十六页，共一百三十六页，2022年，8月28日可以将电基本振子的场分为三个区域，即的近区、的远区和两者之间的中间区。主要讨论近区和远区。第十七页，共一百三十六页，2022年，8月28日1．近区场由可知近区场是指既靠近电基本振子的区域，可认为。由于r很小，故只需保留式（1-1-1）中的1/r的高次项，得到电基本振子的近区场表达式为（1-1-3）

第十八页，共一百三十六页，2022年，8月28日由（1-1-3）式可以得出电场滞后于磁场90O，电场和磁场存在π/2的相位差，所以，坡印廷矢量是虚数，每周期平均辐射的功率为零。在此区域电磁能量在源和场之间来回振荡，在一个周期内，场源供给场的能量等于从场返回到场源的能量，能量在电场和磁场以及场与源之间交换，而没有能量向外辐射，所以近区场也称为感应场。第十九页，共一百三十六页，2022年，8月28日2．远区场对于天线来说，有实用意义的是远区场，或称辐射场。当时，，电磁场主要是由r-1

项决定，由（1-1-1）式可得（1-1-4）式（1-1-4）第二十页，共一百三十六页，2022年，8月28日电基本振子的远区场具有如下特点：1.在远区场，只有和两个分量，它们在空间上相互垂直，在时间上同相位，所以其坡印廷矢量是实数，且指向r方向；，，S三者构成右手螺旋关系；这说明电基本振子的远区场是一个沿着径向向外传播的横电磁波(TEM)，电磁能量离开场源向空间辐射，不再返回，所以远区场又称辐射场；第二十一页，共一百三十六页，2022年，8月28日

(Ω)说明辐射场电场强度与磁场强度之比是一常数，称为波阻抗，用Z0来表示。在研究电基本振子的辐射场时，只需讨论两者中的一个量就可以了.例如由就可得出。远区场具有与平面波相同的特性。第二十二页，共一百三十六页，2022年，8月28日3.辐射场的强度与距离成反比，随着距离的增大，辐射场减小。辐射场是以球面波的形式向外扩散的，当距离增大时，辐射能量分布到以r为半径的更大的球面面积上第二十三页，共一百三十六页，2022年，8月28日电基本振子在远区的辐射场是有方向性的，其场强的大小与函数sinθ成正比。在θ等于0o和180o方向上，即振子轴的方向上辐射为零，而在通过振子中心并垂直于振子轴的方向上，即θ=90o方向上辐射最强。第二十四页，共一百三十六页，2022年，8月28日第二十五页，共一百三十六页，2022年，8月28日其辐射的空间模型如图1-3（a）所示第二十六页，共一百三十六页，2022年，8月28日天线方向图定义天线辐射场在空间不同方向上的分布情况，也就是指在离天线相同距离的不同方向上，天线辐射场的相对值与空间方向的关系，称此为天线的方向性。将方向性用图形描绘出来，称为方向图。第二十七页，共一百三十六页，2022年，8月28日一般只绘出两个互相垂直的典型平面的方向图．１．与振子轴垂直（θ=90o）的平面，此平面是与磁场矢量平行的平面，称为H面，２．包含振子轴的平面（=常数），此平面是与电场矢量平行的平面，称为E面。用极坐标绘出的电基本振子E面的方向图为8字形，H面为一圆，第二十八页，共一百三十六页，2022年，8月28日１.1.2磁基本振子的辐射磁基本振子(Magneticshortdipole)又称为磁流元，实际上并不存在磁流元，但是很多种天线，如载流圆环或缝隙天线等，它们内部及周围的场，都相当于一个磁流元的场。

第二十九页，共一百三十六页，2022年，8月28日根据电与磁的对偶性原理，只要将电基本振子场的表达式(１-1-1)中的E换为H；H换为-E；将电偶极矩换为磁偶极矩．为磁荷。将电流I换为磁流Im，将介电系数ε0换为导磁率μ0，就可以得到第三十页，共一百三十六页，2022年，8月28日沿z轴放置的磁基本振子的辐射场：第三十一页，共一百三十六页，2022年，8月28日与电基本振子做相同的近似得磁基本振子的远区场为:(1-1-11)第三十二页，共一百三十六页，2022年，8月28日第三十三页，共一百三十六页，2022年，8月28日1.2发射天线的主要特性参数1.2.1天线的方向函数某一恒定半径的球面（处于远区场）上,场强振幅分布的方向性函数:天线在任意方向(θ，φ)上的辐射场强振幅天线在其最大辐射方向上的辐射场强振幅第三十四页，共一百三十六页，2022年，8月28日线元的方向性函数:它在子午面内的方向图呈“8”字形；在赤道内为一圆，其归一化方向性函数第三十五页，共一百三十六页，2022年，8月28日方向图

(FiledPattern)由方向性函数，可绘出天线的空间方向图.绘制立体方向图比较困难，通常只研究两个互相垂直的主平面上的方向图----包括导线轴线的平面为XOZ及YOZ平面，和垂直于导线轴线的平面为XOY平面。第三十六页，共一百三十六页，2022年，8月28日表示线元在子午面内具有一定的方向性，而在赤道面内为无方向性。第三十七页，共一百三十六页，2022年，8月28日第三十八页，共一百三十六页，2022年，8月28日第三十九页，共一百三十六页，2022年，8月28日第四十页，共一百三十六页，2022年，8月28日方向图参数实际天线的方向图可能包含有多个波瓣，它们分别被称为主瓣，副瓣及后瓣。第四十一页，共一百三十六页，2022年，8月28日1．主瓣宽度主瓣最大辐射方向两侧，半功率点之间的夹角。以表示。或场强降至最大场强值的的两个方向间的夹角,以表示2.零功率点波瓣宽度

主瓣最大方向两侧，第一个零辐射方向间的夹角.3.旁(副)瓣电平

最大旁瓣的极大值与主瓣最大值之比的对数值第四十二页，共一百三十六页，2022年，8月28日（dB）或（dB）S1,S2最大副瓣和主瓣的功率密度最大值，E1,E0最大副瓣和主瓣的场强最大值．旁瓣（又称副瓣）代表天线在不需要方向上的辐射或接收.雷达天线还可能引起测定目标方向的错误。4.前后比:主瓣的功率密度最大值与后瓣的功率密度最大值之比第四十三页，共一百三十六页，2022年，8月28日．方向性系数(Directivity)方向图虽然可以形象地表示天线的方向性，但是不便于在不同天线之间进行比较。为了定量地比较不同天线的方向性，引入“方向性系数”第四十四页，共一百三十六页，2022年，8月28日方向性系数的定义：天线的辐射功率相等时，被研究天线在最大辐射方向上的功率密度（或场强的平方）与无方向性天线在同一点处辐射的功率密度（或场强的平方）之比:

第四十五页，共一百三十六页，2022年，8月28日第四十六页，共一百三十六页，2022年，8月28日方向性系数D也可表示在辐射场同一点要获得相同的场强EΣ=EΣ0时，有方向性天线的辐射功率PΣ应比无方向性天线的辐射功率PΣ0节省的倍数。即：第四十七页，共一百三十六页，2022年，8月28日由方向性系数的定义可得：

第四十八页，共一百三十六页，2022年，8月28日第四十九页，共一百三十六页，2022年，8月28日１.2.５天线的效率

天线效率(antennaefficiency)定义为：天线辐射功率PΣ与输入到天线的总功率Pi之比,记为ηΑ即：PL为损耗功率

第五十页，共一百三十六页，2022年，8月28日辐射电阻与辐射功率的关系为

即辐射电阻为同理：耗损电阻为

第五十一页，共一百三十六页，2022年，8月28日得天线功率为

可见，要提高天线效率，应尽可能提高辐射电阻RΣ，降低耗损电阻RL。注意，上式中RΣ和RL应用同一个电流来归算。第五十二页，共一百三十六页，2022年，8月28日如果计入传输系统的效率，设为ηφ，则整个天馈系统的效率η为：

第五十三页，共一百三十六页，2022年，8月28日1.2.6天线增益G天线的增益(gain)又称增益系数（G）。定义是：在输入功率相等（Pi=Pio）的条件下，天线在最大辐射方向上的某点功率密度和理想的无方向性天线在同一点处的功率密度（或场强振幅的平方值）之比。即：

第五十四页，共一百三十六页，2022年，8月28日也可以定义为：在天线最大辐射方向上的某点，辐射场强相同时，无方向性天线所需要的输入功率Pio与所研究的实际天线需要的输入功率Pi之比,即：

辐射点场强相同第五十五页，共一百三十六页，2022年，8月28日增益系数是综合衡量天线能量转换和方向特性的参数，它是方向系数与天线效率的乘积，记为G，即：第五十六页，共一百三十六页，2022年，8月28日得：由上式可得一个实际天线在最大辐射方向上的场强为第五十七页，共一百三十六页，2022年，8月28日1.2.7天线的极化特性

极化指天线在最大辐射方向上电场矢量的方向随时间变化的规律。电场强度矢量的端点在空间描绘出的轨迹.电磁波的三种极化形式：线极化，圆极化和椭圆极化。天线所辐射的电场的极化形式，也可分为线极化、圆极化、椭圆极化天线。线极化又可分为水平线极化和垂直线极化；圆极化和椭圆极化又可分为左旋和右旋极化。第五十八页，共一百三十六页，2022年，8月28日1.线极化

当电场矢量大小随时间变化取向不变，其端点的轨迹为一直线时，称线极化。对线极化波，电场矢量在传播过程中总是在一个确定的平面内，这个平面就是电场矢量的振动方向和传播方向所决定的平面，常称为极化平面。线极化又称为平面极化。当电磁波的电场矢量与地面垂直时，称为垂直极化；与地面平行时称水平极化第五十九页，共一百三十六页，2022年，8月28日当电磁波的电场矢量与地面垂直时，称为垂直极化；与地面平行时称为水平极化

第六十页，共一百三十六页，2022年，8月28日2.圆极化——当电场振幅为常量、矢量以角速度围绕传播方向旋转，如果在垂直于传播方向的某一固定平面上观察电磁波的电场矢量，则其端点随着时间变化在该平面上画出的轨迹是一个圆，如果在某一时刻沿传播方向把各处的电场矢量画出来，则电场矢量端点的轨迹为螺旋线。矢量端点旋转方向与传播方向成右手螺旋关系的叫右旋圆极化波；成左手螺旋关系的叫左旋圆极化波。第六十一页，共一百三十六页，2022年，8月28日(演示)第六十二页，共一百三十六页，2022年，8月28日3。椭圆极化与圆极化定义类似。第六十三页，共一百三十六页，2022年，8月28日1.2.8天线的有效长度

天线的有效长度Le定义：一电流分布不均匀的实际天线，可用个沿线电流为同相均匀分布，幅度等于实际天线输入点的电流IA或波腹点电流Im的天线来等效。如果两者在最大辐射方向上的辐射场强相同，则此等效天线的长度就是该实际天线的有效长度。如图第六十四页，共一百三十六页，2022年，8月28日对于全长为L，电流分布I(z)为不均匀的实际天线，最大辐射方向上的场强

第六十五页，共一百三十六页，2022年，8月28日对于等效天线电流分布与电流元相同，其最大辐射方向的场强

第六十六页，共一百三十六页，2022年，8月28日令上二式相等，（I=IA）可得天线的有效长度为由天线的有效长度,可写出天线辐射场强的一般表达式:

第六十七页，共一百三十六页，2022年，8月28日1.2.9天线的阻抗特性

1．输入阻抗(InputResistance)Zin=Rin+jXin天线输入阻抗具有电阻及电抗两部分第六十八页，共一百三十六页，2022年，8月28日2．辐射阻抗(TransmitResistance)如果把天线向外辐射的功率看作为被某个等效阻抗所吸收，则称此等效阻抗为辐射阻抗。第六十九页，共一百三十六页，2022年，8月28日1.2.10天线的频带宽度

天线的频带宽度的定义为：中心频率两侧天线的特性下降到还能接受的最低限时两频率间的差值。第七十页，共一百三十六页，2022年，8月28日1.3接收天线的基本原理1.3.1天线接收无线电波的基本原理接收天线的主要功能是将无线电波能量转化为高频电流（或导波）能量。当一副天线处于外来电磁波的场内时，天线导体在外电场激励作用下产生感应电动势并在天线回路中产生电流，此电流流经负载（接收机，接收是发射的逆过程。第七十一页，共一百三十六页，2022年，8月28日接收天线与发射天线相距甚远，因此到达接收天线上各点的波是均匀平面波。传来的电磁波的入射电场可分为两个分量：一个是垂直于入射线与天线轴所构成平面的分量E1，另一个是在上述平面内的分量E2。只有与天线轴线平行的电场分量才能在天线上激起电流，

第七十二页，共一百三十六页，2022年，8月28日天线元dz上将感应电动势Ezdz，该电动势在负载Z中产生电流为dI,则通过积分而得到在Z中产生的总电流，即为第七十三页，共一百三十六页，2022年，8月28日第七十四页，共一百三十六页，2022年，8月28日1.3.2天线的有效接收面积表示接收天线接收空间中电磁波的能力.天线的最大接收功率为Pmax。设想此功率是由一块与来波方向成垂直的面积所接收，则称此面积为接收天线的有效面积Ae，定义为：

(1-3-1)接收点功率密度

第七十五页，共一百三十六页，2022年，8月28日Ae也称有效孔径。由Ae的定义，可以导出有效面积Ae与方向性系数D之间的关系为该式说明，如果已知天线的方向性系数D，就可知道天线的有效接收面积Ae。第七十六页，共一百三十六页，2022年，8月28日1.3.3等效噪声温度接收天线把从周围空间接收到的噪声功率送到接收机的过程类似于噪声电阻把噪声功率输送给与其相连的电阻网络。接收天线等效为一个温度为Te的电阻，天线向与其匹配的接收机输送的噪声功率Pn就等于该电阻所输送的最大噪声功率，即

(1-3-7)

或

第七十七页，共一百三十六页，2022年，8月28日式中，Kb=1.38×10-23(J/K)为波耳兹曼常数，而∆f为与天线相连的接收机的带宽。噪声源分布在天线周围的空间，Te愈高,天线送至接收机的噪声功率愈大

等效噪声温度是反映天线接收微弱信号性能的重要电参数.必须以天线输送给接收机的信号功率与噪声功率之比来衡量天线的性能。见(1-7-8)式第七十八页，共一百三十六页，2022年，8月28日1.4对称振子

又称对称天线，是一种应用非常广泛且结构简单的基本线天线，在无线电通信设备中，既可作单元天线单独使用，也可作面天线的馈源或陈列天线的单元，可构成组合天线或陈列天线使用。适用的频率范围很宽，包括短波、超短波和微波。

第七十九页，共一百三十六页，2022年，8月28日对称天线的辐射场，决定于其上的电流分布(它在周围空间激发起的电磁场).

对称天线的结构:把它看成是由一对终端开路的传输线，两臂向外张开形成的第八十页，共一百三十六页，2022年，8月28日1.4.1对称天线上的电流分布

驻波电流的分布规律，天线的终端电流为波节点。当长度变化λ/2时，电流方向将反向。第八十一页，共一百三十六页，2022年，8月28日下图绘出了不同l/λ值时，对称天线上的电流分布。第八十二页，共一百三十六页，2022年，8月28日天线上的电流振幅分布表示式为

(1-4-1)第八十三页，共一百三十六页，2022年，8月28日1.4.2对称天线的辐射特性将对称天线分成许多小微段，把每一小微段看作一个电流元，微段上的电流在某一瞬间可认为是等幅同相的。于是对称天线在空间任一点的辐射场强，就是由这许多电流元所产生的场强的叠加。第八十四页，共一百三十六页，2022年，8月28日例：对称振子天线沿z轴放置，如图3-4所示。设其上的电流分布为(1-4-2)由单元电流Izdz产生的辐射场强为第八十五页，共一百三十六页，2022年，8月28日称天线产生的总场强可看成为是由许多单元电流所产生的辐射场叠加第八十六页，共一百三十六页，2022年，8月28日r:观察点P至单元电流Izdz的距离，θ为射线r与天线轴线间的夹角。r0:对称振子的中点O与P点的距离。观察点P是在远区:r1、r2、r0基本是平行的，因而θ1≈θ2≈θ0。于是这两个电流元在P点的场可认为都是在方向。第八十七页，共一百三十六页，2022年，8月28日第八十八页，共一百三十六页，2022年，8月28日远区场时，在（1-4-4）式的振幅因子中，可假定分母中的r1=r2=r0，但在相位因子中，r1、r2、r0之差：即r1-r0与r2-r0的值可能很小，但引起的相位差β(r1-r0)与β(r2-r0)却可能很大。对称天线在远区电场只有Eθ分量，在不同的θ方向上是不同的，因此它是有方向性的。第八十九页，共一百三十六页，2022年，8月28日对称天线的方向函数也是E面的方向函数(1-4-5)第九十页，共一百三十六页，2022年，8月28日方向性函数不含，表明对称振子的辐射场与无关，也就是说对称振子在与它垂直的平面（H面）内是无方向性的。即θ=90°，F（θ,）=常数，方向性图是一个圆对称天线的方向特性

不同长度的对称振子有不同的方向性。对称振子的E面方向性图随l/λ变化的情况如图1-1-4所示(p22)。第九十一页，共一百三十六页，2022年，8月28日第九十二页，共一百三十六页，2022年，8月28日演示第九十三页，共一百三十六页，2022年，8月28日第九十四页，共一百三十六页，2022年，8月28日第九十五页，共一百三十六页，2022年，8月28日第九十六页，共一百三十六页，2022年，8月28日（E面）内的方向图随l/λ而变化的物理原因，是由于不同长度的对称振子上电流分布不同引起的。最常用的对称振子是2l=λ/2的半波振子或半波对称天线，由1-4-5式得其方向性函数为(1-4-6)第九十七页，共一百三十六页，2022年，8月28日1.4.3对称天线的阻抗特性1.对称天线的辐射电阻

常用的半波振子的辐射电阻R∑=73.1欧，全波振子的辐射电阻R∑=200欧

2.对称天线的输入阻抗工程上用等效传输线法计算，将对称天线看作由开路传输线张开180°构成的。借助传输线的阻抗公式来计算对称振子的输入阻抗，但注意对称振子与终端开路的长线两者间的差别。第九十八页，共一百三十六页，2022年，8月28日第九十九页，共一百三十六页，2022年，8月28日（1）特性阻抗由传输线理论知，平行双线传输线的特性阻抗沿线是不变化的，等于：式中，D为两导线间距；a为导线半径。而对称振子两臂上对应线段之间的距离是变化的，其特性阻抗沿线也是变化的。设对称振子两臂上对应线段（对应单元）之间的距离为2z，则对称振子在z处的特性阻抗为：

式中，a为对称振子的半径。第一百页，共一百三十六页，2022年，8月28日将Z0(z)沿z轴取平均值即得对称振子的平均特性阻抗(Ω)在l一定时，a越大，则平均特性阻抗越小。第一百零一页，共一百三十六页，2022年，8月28日计算对称振子的输入阻抗很繁琐，对于半波振子，在工程上可按下式作近似计算当振子臂长在0≤l/λ≤0.35和0.65≤l/λ≤0.85范围时，计算结果与实验结果比较一致。与全波对称振子比较，其输入电阻受β的影响较小且随频率的变化较平缓，频带较宽。

第一百零二页，共一百三十六页，2022年，8月28日1.5天线阵的方向特性随着对称天线臂的电线长度l/λ的增大，其方向图的主瓣变窄、方向性系数D有所增加，约由1.5增加到3.2；当l/λ>0.5时，天线上出现了反向电流，使主瓣变小，副瓣增大；当l/λ>0.625以后，随着l/λ增加，方向性系数D反而下降.单靠增加天线长度来提高天线的方向性是行不通的

第一百零三页，共一百三十六页，2022年，8月28日1.5.1二元天线阵的方向性1．天线阵的作用

天线阵：将若干个相同的天线按一定规律排列起来组成的天线阵列系统,称天线阵。天线阵的天线单元或阵元,可以是任何类型的天线:对称振子、缝隙天线、环天线或其它形式的天线。同一天线阵的阵元类型是相同的，在空间摆放的方向也相同。按阵元在空间的排列方式可组成直线阵列，平面阵列，空间阵列（立体阵列）等第一百零四页，共一百三十六页，2022年，8月28日天线阵的作用就是用来增强天线的方向性，提高天线的增益系数，得到所需的方向特性。第一百零五页，共一百三十六页，2022年，8月28日讨论最简单的二元阵,其原理适用多元阵.1.方向性相乘原理

第一百零六页，共一百三十六页，2022年，8月28日第一百零七页，共一百三十六页，2022年，8月28日空间任一点P的辐射场是两振子辐射场的矢量和.天线Ⅰ和天线Ⅱ在观察点产生的电场矢量E1和E2方向相同，且相应的方向性函数相等.

见(1-5-2~6式)第一百零八页，共一百三十六页，2022年，8月28日相位差第一百零九页，共一百三十六页，2022年，8月28日对应的二元阵合成场的方向性函数为

为单元天线的方向性函数与阵因子的乘积

第一百一十页，共一百三十六页，2022年，8月28日2．举例分析几种情况：（1）电流等幅同相激励[例1]试求两个沿x方向排列、间距d为λ/2且平行于z轴放置的对称半波振子天线在电流为等幅同相激励时的H面方向图。第一百一十一页，共一百三十六页，2022年，8月28日解：由题意知,d=λ/2，ψ=0,m=1，，将其代入相应公式,得二元阵的H面方向图函数为常数，所以单元天线为无方向性的点源，其方向性函数的图形为一个圆。H面θ=900第一百一十二页，共一百三十六页，2022年，8月28日由于=1

由于得得：

阵因子第一百一十三页，共一百三十六页，2022年，8月28日第一百一十四页，共一百三十六页，2022年，8月28日[例2]其它条件与[例-1]相同，电流仍为