发射天线电参数

第一章天线基础知识1.2发射天线的电参数

当天线的形式及其上的电流（或电磁场）分布确定之后，天线所产生的辐射场便唯一地确定了。通常我们可以利用前面所得到的微分线元或面元的辐射场叠加（积分）来求出特定天线的辐射场。不同的天线具有不同的形式或不同的源分布，因而具有不同的辐射场分布。在实际工程中，如果用不同的辐射场来比较不同天线在某一方面的特性孰优孰劣的话，既不直观又不方便，因而往往采用我们这里所要介绍的天线指标来说明。天线指标（天线的电参数）就是描述天线某一方面特性的参数，它是定量衡量天线性能的尺度，问题的提出：不同天线在某一方面的特性优劣天线用于发射无线电波（电磁波）时我们称之为发射天线。为了考察其性能，提出电指标的概念。大多数天线电参数是针对发射状态而言规定的，以衡量天线把高频电流能量转换成空间电磁波能量以及定向辐射能力，而输入阻抗和辐射阻抗则是衡量天线电路方面的参量。发射天线指标方向函数/方向图/方向图参数/方向系数

天线效率/增益

天线的极化

有效长度

频带宽度

输入阻抗与辐射阻抗例1-1电基本振子的辐射功率，及辐射电阻电基本振子的辐射功率可以通过求解功率流密度（坡印廷矢量）沿包围电基本振子的一个闭合曲面上的积分来求得，即辐射电阻Rr是将天线辐射到空间中的总辐射功率等效地视为被一个电阻所吸收，这个电阻值便是天线的辐射电阻。（辐射功率与电流有关，一般有两种选择，一种是取电流的最大值，此时的辐射电阻称为归于波腹电流的辐射电阻，一种是取馈电点处的电流值，称为归于输入电流的辐射电阻）。辐射电阻是天线辐射能力的表征，当不同的天线上有同样的参考电流值时，辐射电阻越大，则它所等效“吸收”的功率越大，也就是天线产生的辐射功率越大。辐射能力越强发射机发射机发射机发射机电基本振子的辐射场在不同的方向上，辐射场的电场强度不同，在天线的轴线方向上不发生辐射，而在垂直于天线的轴线方向上辐射最强，其它方向上的电场强度的大小在二者之间，，但电基本振子的电场强度与无关，所以具有轴对称特性，但，不管怎样，电基本振子的辐射场具有方向性，在相同距离的条件下，不同的方向上，辐射场不同。事实上，所有的真实天线都具有方向性，为了描述天线的方向性，引入以下电参数：方向函数/方向图/方向图参数/方向系数（1）电基本振子的辐射场1.2.1方向函数（2）按天线的方向性对天线的分类：各向同性（isotropicantenna）天线（等方向性天线）定义为“在所有方向上具有相同辐射的假想的无损耗天线”。显然，各向同性天线只能存在于假想中，这种天线又称为“理想点源天线”，因为即便是最简单的天线也具有某种程度的方向性。虽然是假想的且不可予以物理实现，各向同性辐射器却通常被选择为参考，进而来表示实际天线的方向特性。方向性天线（directionalantenna）通常“具有在某些方向上比其他方向能更有效地辐射或接收电磁波的特点”。为了描述其方向性，客观上需要一个在各个方向上有相同辐射的天线作参考(所有的真实天线都是方向性天线）。（3）方向性天线分类：定向天线：在不同的方向上辐射电波的能力不尽相同全方向性天线：在某一个平面内无方向性，在另一个平面内有方向性1-2-2基本振子的立体方向图？？手机天线（3）方向函数：在相同距离的条件下天线辐射场的相对值与空间方向（）的关系设天线辐射(标量)场为，则定义天线的方向性函数为上式可以理解为选择理想点源天线在r远的距离处产生的场为(60I/r)时，将天线辐射场与之比较后的结果。式中，I为归算电流，对于驻波天线通常取波腹电流Im即实际天线上电流强度的最大值为归算电流。电基本振子的方向性函数：（4）归一化方向函数：

为了更好地比较不同天线的辐射场空间分布（即方向性函数）的不同，有时还令方向性函数的最大值为1，这时，可以得到归一化的天线方向性函数表示式式中，为最大辐射方向上的电场强度，为离开天线同一距离r，不同(q,f)方向上电场强度分布函数。电基本振子的归一化方向性函数：理想点源天线的归一化方向性函数1.2.2天线方向图如果将作为空间角度q和f函数的天线方向性函数以图形的形式表示出来，则称为方向图或方向性图。与前面方向性函数的定义相对应，方向图的类型有（归一化场强）方向图及功率方向图等等。同时改变q和f可得到空间立体方向图，这样的图虽形象、直观，但既不容易画出，也不容易定量地了解辐射场空间分布数值。为此，我们往往采用通过天线最大辐射方向的两个相互垂直的面上的平面方向图来表示辐射方向性。有时也采用辐射的功率流密度函数（坡印廷矢量）随空间方位的变化来描述天线辐射的不均匀性，考虑到功率与场强之间的关系，由此得到的归一化功率方向性函数F(q,f)应与前面的场强方向性函数之间存在关系（4）功率方向性函数及归一化的功率方向性函数：z子午面方向图（极坐标）h/l<<1一种常用的选择是采用赤道面和子午面内的方向图来表示。这种选择是与分析天线辐射场的所采用的球面坐标系相联系的。赤道面是q=90°的面（即XOY平面），而子午面则是与之垂直的f=常数的面（包含z轴的任意平面）。显然如果以这样两个面内的方向图来说明天线的辐射场分布特性，必须先说明天线所在的坐标系是如何建立的。2h针对架设在地面上的天线，另一常用的表示方法是用平行于地面的水平面和与之垂直的垂直面内方向图来描述天线辐射场分布特性。这时，需说明天线相对于地面的架设状况（如平行于或垂直于地面），才能有效地表示天线的方向性。还有一种常用的表示是使用E面及H面方向图。我们将包含最大辐射方向，电场矢量所在的平面称为E面（由电场强度方向和最大辐射方向构成的平面），又因辐射场是TEM波，磁场与电场垂直，所以与E面垂直的平面即磁场矢量所在的平面称为H面。在这两个面内的辐射场分布的图形称为E面及H面方向图。

线天线E面,H面的判断面天线E面,H面的判断方向图可以在极坐标系下画出，也可以在直角坐标系下画出。前者形象直观地将天线的方向性表现为一组波束。通常在360°范围内波束较少时（如线天线情形）我们常在极坐标系下画天线的方向图，而在波束较多时（如口径天线情形）我们常在直角坐标系下画天线的方向图（直角坐标系可以按任意尺度扩展,图形清晰）。E-planepattern90Oz3dBbeamwidthshortcurrentelementxyomni-directionalH-planepattern图7―4―1(a)元辐射方向性图(b)铅笔形方向性图(c)扇形方向性图(d)余割平方方向性图1.2.3方向图参数波瓣（波束）：方向图的各个部分，指以相当弱的方向为界限来划分方向图的各个部分(两个极小值点之间的部分）主瓣：包括最强辐射方向的波瓣副瓣（旁瓣）：除去主瓣后的所有波瓣，离开主瓣依次为第1，2，3…个副瓣后瓣：与主瓣方向相反的波束栅瓣：除去主瓣外，在其它方向上出现的与主瓣幅度相等的波瓣一般天线设计的要求：天线的应用中往往选择天线的设计使其在某一方向上的辐射最强，其它方向辐射较弱，使能量集中在最大辐射方向，而不耗散到其它方向（副瓣）上，造成对其它系统的干扰，因此，尽量使主瓣变窄，副瓣变弱，衡量这两个方面的天线术语：主瓣宽度，副瓣电平波瓣宽度：零功率点波瓣宽度，半功率点波瓣宽度零功率点波瓣宽度：主瓣最大值两边两个零辐射方向之间的夹角用2q0来表示，用2q0E，2q0H来表示E面或H面的零功率主瓣宽度半功率点波瓣宽度（3分贝波瓣宽度，3dB波瓣宽度）：功率方向图上，主瓣最大值两边，辐射功率为最大辐射方向上辐射功率一半的两个辐射方向之间的夹角场强方向图上，主瓣最大值两边，辐射场强为最大辐射方向上辐射场强0.707倍的两个辐射方向之间的夹角用2q0。5来表示，用q0。5E，q0。5H来表示E面或H面的半功率主瓣宽度波瓣宽度越窄,能量越集中90Oz3dBbeamwidthshortcurrentelement副瓣电平（SideLobeLeverSLL）：主瓣平均功率密度最大值与副瓣平均功率密度最大值之比前后比:主瓣平均功率密度最大值与后瓣平均功率密度最大值之比1.2.4天线方向性系数（Directivity）方向性函数：在相同距离的条件下天线辐射场的相对值与空间方向的关系各向同性天线只能存在于假想中，这种天线又称为“理想点源天线”雷达,通信等大部分天线设备,都是利用主向(或最大辐射方向)的辐射来完成任务的。远远偏离主向的辐射功率不仅被无谓浪费,而且还会干扰电波信号。因此,尽可能减少非主向的辐射和增加主向辐射。常采用方向性系数这个参量来说明天线在主向辐射功率的集中程度（1)方向性系数：在同一距离及相同辐射功率下，某天线在最大辐射方向上的功率流密度Smax和无方向性天线的功率流密度S0的比值。(Pr=Pr0时)D的第一表达式设：待考察的天线和无方向性天线辐射功率分别为Pr和Pr0（2)方向性系数：在同一距离处产生相同的辐射场，某天线在辐射功率和无方向性天线辐射功率之比。

(|Emax|=|E0|时)D的第二表达式电场强度、辐射功率、方向性系数的关系(Pr=Pr0时)(|Emax|=|E0|时)（3）方向性系数D的第三表达式：

(4)分贝来表示:方向性系数还可用分贝来表示，且有D(dB)=10lg(D(倍数))（3）方向性系数D的与辐射电阻的关系：

电场强度、辐射功率、方向性系数的关系方向性系数D的与辐射电阻的关系1.2.5天线的效率（Efficiency）发射机天线效率

A：天线辐射有功功率Pr与天线输入的有功功率Pin之比，表示天线能量转化的量度，即发射机反射在定义天线的方向性系数时，我们使用的是天线辐射功率，由于辐射功率通常由理论计算得出，这就在实际应用中带来一些不便。采用天线的输入功率作类似定义，则得出的对应参数称为天线的增益。它是天线的重要指标之一。天线增益是这样定义的。即输入功率相同时，某天线在某一方向上的远区产生的功率流密度S1与理想点源（无方向性）天线在同一方向同一距离处产生的功率流密度S0的比值，称为该天线在该方向上的增益系数，简称增益，常用G表示。天线增益在不加特别说明时，指天线在最大辐射方向上的增益系数。上述定义可用数学形式表示为

(Pin1=Pin0时)或

(E1=E0时)1.2.5天线的增益系数（增益Gain）Pin0和Pin1分别为理想点源天线和实际天线的输入功率。假设:1）观察点与两天线间的距离相同；2）理想点源天线无方向性且效率为1；3）两天线位于自由空间中。（3）电场强度，输入功率，天线增益之间的关系(2)G,D,三者之间的关系：

作业：P481.11.21.51.61.81.91.10

谢谢！第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。Vc有利的好处—

（1）形成气垫，利于活塞回行；（2）避免“液击”（空气结露）；（3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合。5）气体流动惯性的影响当吸气管中的气流惯性方向与活塞吸气行程相反时，造成气缸压力较低，气体比容增大，吸气量下降。保证措施：合理的设计进气管长度，不得随意增减进气管的长度，保证滤器的清洁。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理上述五条原因使实际与理论循环不同。4）漏泄的影响5）气体流动惯性的影响1）余隙容积Vc的影响2）进排气阀及流道阻力的影响3）吸气预热的影响2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3.排气量和输气系数理论排气量Vt----单位时间内活塞所扫过的气缸容积。实际排气量Q：Q=Vt

λ