电磁波基本天线

电磁波基本天线第1页，共25页，2023年，2月20日，星期二线天线基本振子的辐射

对称振子的辐射

天线的参数小电流环的辐射第2页，共25页，2023年，2月20日，星期二1.基本振子（短偶极子）辐射电磁波能流密度一.场与能流密度第3页，共25页，2023年，2月20日，星期二r相同的点，任意子午面内，电场和磁场均与sin成正比，赤道面内为常数。ZYZo1Y1oX基本振子方向图1.基本振子（短偶极子）辐射a)子午面方向图b)赤道面方向图二.方向性第4页，共25页，2023年，2月20日，星期二电磁波能流密度平均辐射功率电磁波平均能流密度真空中1.基本振子（短偶极子）辐射三.平均辐射功率第5页，共25页，2023年，2月20日，星期二2.小电流环(磁偶极子)的辐射ZYXoPab四段基本振子的叠加电磁波能流密度电磁波平均能流密度一.场与能流密度第6页，共25页，2023年，2月20日，星期二2.小电流环的辐射ZYXoPab二.方向性Zo1Y1oX小环振子方向图a)子午面方向图b)赤道面方向图第7页，共25页，2023年，2月20日，星期二2.小电流环的辐射ZYXoPab三.平均辐射功率电磁波平均能流密度平均辐射功率真空中与基本振子比较,长l的振子折成边长l/4的正方形小环的辐射功率远低于基本振子,一般用于接收、测量和定向。第8页，共25页，2023年，2月20日，星期二3.对称振子的辐射（远场区）ZY把直导线从中间断开并接入电源，就是对称振子。可看作张开的开路双导线形成驻波，端点电流为零。~llX一.场的分布第9页，共25页，2023年，2月20日，星期二3.对称振子的辐射（远场区）ZP把直导线从中间断开并接入电源，就是对称振子。可看作张开的开路双导线形成驻波，端点电流为零。~rr1llzdz在z→z+dz处的线元构成一个基本振子，其电流振幅为振子长为dz，在P点产生的电场X一.场的分布第10页，共25页，2023年，2月20日，星期二ZYP~rr1llzdzdE的方向近似相同，P点的总电场同理，P点的总磁场X3.对称振子的辐射（远场区）一.场的分布第11页，共25页，2023年，2月20日，星期二最大场不一定出现在=/2方向上;随l/增大,方向图变尖锐;大于0.5后,出现副瓣;等于1时,变成4个同等强度的发射方向(b)常取l/=1/4,称半波振子二.方向性3.对称振子的辐射（远场区）第12页，共25页，2023年，2月20日，星期二3.天线参数一.辐射功率与辐射电阻辐射功率离开波源不返回,可以等效消耗在一个电阻上,称为辐射电阻。例如：基本振子小电流环（磁偶极子）第13页，共25页，2023年，2月20日，星期二一.辐射功率与辐射电阻对称振子真空3.天线参数第14页，共25页，2023年，2月20日，星期二二.输入阻抗天线工作时,除脱离波源的辐射外,还有依附于天线而振荡的电磁波。前者等效于辐射电阻，后者等效为电抗。采用等效传输法：天线视为终端开路的平行双导线。dD开路天线输入阻抗ll3.天线参数第15页，共25页，2023年，2月20日，星期二二.输入阻抗W0为无损耗线的特性阻抗讨论:1)W0越小,曲线越平坦,工作频带越宽,有效的办法是增大金属线径。2)电抗等于零时,相当于纯电阻,天线的长度约1/4波长；3)此时,输入电阻约40~60,与天线粗细关系不明显。3.天线参数第16页，共25页，2023年，2月20日，星期二三.天线的效率辐射功率损耗功率：电阻损耗、介质损耗、感应损耗一般实际效率：长波天线：10~40%中波天线：70~80%短波天线：约90%超短波及微波天线：近100%3.天线参数第17页，共25页，2023年，2月20日，星期二四.方向图及主瓣宽度天线方向性函数一般用子午面和赤道面两个平面上的方向图，也可按照极化取E面和H面。主瓣宽度：能流密度降为最大值一半（场强降为0.707)时的两个发射方向间的夹角。米波天线：10~40厘米波抛物面天线：约几度或1以下3.天线参数第18页，共25页，2023年，2月20日，星期二五.方向系数和增益系数方向系数：若把辐射功率均匀分配到各个方向，能流密度为Sa，某方向实际能流密度为S，则该方向上的方向系数为例如：基本振子最大值为1.5常取最大值3.天线参数第19页，共25页，2023年，2月20日，星期二又如,对称振子半波振子方向系数最大为1.64较大的方向系数:米波同相水平天线阵:几百微波抛物面天线:几千以上常用分贝表示3.天线参数五.方向系数第20页，共25页，2023年，2月20日，星期二五.方向系数和增益系数用天线输入端功率P0来算平均能流密度,记为S03.天线参数增益系数第21页，共25页，2023年，2月20日，星期二六.天线的通频带天线参数符合规定的技术要求时的工作频率范围.特别注意方向函数、增益特性、副瓣电平、阻抗随频率的变化。一般天线的通频带相对宽度为百分之几至百分之几十，取决于天线的种类和结构。3.天线参数第22页，共25页，2023年，2月20日，星期二七.天线的有效面积接收天线的重要参数接收到的最大功率和接收点的平均能流密度之比可以证明3.天线参数第23页，共25页，2023年，2月20日，星期二小结1.基本振子的辐射3.对称振子的辐射2.小电流环的辐射第24页，共25页，2023年，2月20日，星期二小结作业：一辐射电阻为30的天线,工作中心频率为300kHz。如果其电