《天线技术》课件第1章

第1章绪论1.1天线在无线通信系统中的作用

1.2天线的分类

1.3无线电波的传播习题11.1天线在无线通信系统中的作用

通信是当今信息社会进行信息传输、信息交换、信息资源共享的不可缺少的重要手段。根据信息传递媒质的不同，可大致将通信系统分为两大类：一类是在相互联系的网络中用各种传输线来传递信息的有线通信,如电话、计算机局域网等有线通信系统；另一类是利用无线电波来传递信息的无线通信，如电视、广播、雷达、导航、移动通信、卫星等无线通信系统。图1-1无线电通信系统框图

发射系统由发射机、馈线和发射天线组成；接收系统由接收天线、馈线和接收机组成。无线通信系统的信息传递过程是：信号经发射机调制成高频电流能量（或导波能量），经馈线传输到发射天线，通过发射天线将其转换为某种极化的电磁波能量，并辐射到预定方向;电波经过一定方式的传播到达接收点后，接收天线将其又转换为已调制的高频电流能量，经馈线输送至接收机输入端;经接收机解调后取出信号，就完成了信息的传送。

从通信系统信息传递过程看，天线的作用主要有：

(1)完成高频电流或导行波与空间无线电波能量之间的转换，因此称天线为能量转换器。

(2)天线应能发射和接收预定极化的电磁波，并应有足够的工作频率范围。1.2天线的分类

天线的种类很多，主要有以下一些分类方法：

(1)按用途可将天线分为通信天线、导航天线、广播电视天线、雷达天线和卫星天线等。

(2)按工作波长可将天线分为超长波天线、长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线等。

(3)按辐射元的类型可将天线分为两大类：线天线和面天线。线天线由半径远小于波长的金属导线构成，主要用于长波、中波和短波波段；面天线由尺寸大于波长的金属或介质面构成，主要用于微波波段。这两种天线都可用于超短波波段。(4)按天线特性分类：按方向特性分，有定向天线、全向天线、强方向性天线和弱方向性天线；按极化特性分，有线极化(垂直极化和水平极化)天线和圆极化天线；按频带特性分，有窄频带天线、宽频带天线和超宽频带天线。

(5)按馈电方式分，有对称天线和非对称天线。

(6)按天线上的电流分，有行波天线和驻波天线。

(7)按天线外形分，有V形天线、菱形天线、环行天线、螺旋天线、喇叭天线和反射面天线等。 1.3天线技术的发展

天线从发明至今，已经有100多年的历史。在英国科学家麦克斯韦提出电磁理论后，德国物理学家赫兹通过实验证实了麦克斯韦理论的正确。赫兹证实电磁波存在的实验是在1887～1888年完成的，这一实验中使用的赫兹振子就是人类历史上的第一副天线。赫兹的实验成果震惊了世界，利用电磁波，不需要导线也可以实现通信，至此，无线电的时代开始了。1895年，俄国的波波夫和意大利的马可尼分别实现了无线电信号的传送。马可尼利用大型发射天线杆成功地进行了飞越多佛尔海峡的无线电通信实验。1901年，马可尼又完成了自英国到加拿大，横越大西洋的无线电通信实验，并取得圆满成功。据说，当时马可尼的实验采用的是用风筝悬挂天线的方式。从天线出现到20世纪20年代初，是天线发展的初期，此时的天线主要是长波天线，结构庞大、效率低。

20世纪20年代中期到第二次世界大战初期，中波天线、短波天线得到发展。和长波天线比较，短波天线的有效高度高、辐射电阻大、效率高、方向性良好、增益高、通频带宽。第二次世界大战期间，雷达技术发挥了重要作用，因此超短波天线、微波天线的研究得到重视。到了20世纪60年代初期，随着无线电技术的发展，天线的理论、天线的生产技术都达到相当高的水平。20世纪60年代初期到80年代初期，随着卫星通信的发展，通信卫星天线也随之迅速发展。从20世纪80年代初以来，天线的发展更为全面深入。通信的飞速发展对天线提出了很多新的要求，天线的功能也不断有新的突破。除了完成高频能量的转换外，还要求天线系统对传递的信息进行一定的加工和处理，如信号处理天线、单脉冲天线、自适应天线和智能天线等。特别是自1997年以来，第三代移动通信技术逐渐成为国内外移动通信领域的研究热点，而智能天线正是实现第三代移动通信系统的关键技术之一。我国还研发了亚洲最大口径的５０米天线，这个天线是我国“绕月探测工程”深空探测网的重要测控设备，于2006年10月通过验收评审后正式进入试运行。目前，有关天线的新技术和新应用仍在不断发展。天线的形状、结构、使用材料五花八门。例如，随着电子设备集成度的提高，通信设备的体积越来越小，随之出现了小尺寸高