《天线与电波传播》课件-13天线的概念和参数

天线与电波传播AntennasandPropagation天线与电波传播专题七天线基础知识课堂设计内容与课时分配天线发展简史天线的功能与分类天线的基本特性参数天线的发射与接收基本振子的辐射课堂设计天线发展简史天线的功能与分类天线的基本特性参数重点天线的发展简史安培库仑法拉第麦克斯韦高斯天线的发展简史

1886年赫兹在德国的卡尔斯鲁厄赫兹实验室做出了最早用于无线电的偶极子天线和环天线，验证了电磁波的存在。海因里希·赫兹(HeinrichHertz,1857-1894)赫兹试验装置金属屑检波器（1890年由法国物理学家布兰发明）天线的发展简史

在Hertz的实验以后，人们紧接着探索无线电波的实际应用。在这方面的两个先驱者是Попов和Marconi，前者在1895年发明雷暴指示器，后者在1897年实现了无线通信（二人是天线真正的发明人）。波波夫马可尼天线的发展简史古利莫•马可尼(GuglielmoMarconi,1874-1937)图7.21905年古利莫•马可尼在英格兰波尔多架设的方锥天线，发射波长为1000m的信号天线绪论20世纪初期长中波段

20世纪20~30年代长中短波段（线天线）电离层三极电子管

20世纪30年代微波段

波导缝隙天线、喇叭天线、抛物反射面天线、透镜天线单脉冲、相控阵

20世纪70年代微带天线目前减小尺寸、宽带和多波段工作、智能方向图控制

天线的发展简史天线的发展简史爱国者车载无源相控阵火控雷达苏-30MKI所配N-011M无源相控阵雷达美军E-3A空中预警机天线的发展简史2016年9月初步投入使用的世界最大口径球面射电望远镜工程FAST，位于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇金科村的大窝凼，该望远镜口径为500米口径，占地约30个足球场大小。天线的发展简史天线的发展简史中国探月工程昆明地面站40米天线天线的发展简史智能天线天线的发展简史谷歌发布的基于60GHz毫米波雷达的手势识别技术天线的发展简史等离子天线天线绪论无线电通信系统的基本框图天线的功能与分类天线的功能与分类定向辐射或接收电磁波的装置。一是它是一种能量转换器，可将由馈线送来的导行波转换为能在空间传播的无线电波，或将空间传来的无线电波转换成能沿馈线传播的导行波；二是它具有定向性，可以按照人们希望的方向进行定向的辐射或接收。天线的功能天线的定义天线的分类天线端射环形偶极子缝隙口径介质杆螺旋频率选择表面对数周期圆锥螺旋折合偶极子阵列双线V形长线双锥形行波菱形单极子圆锥形贴片阵列透镜螺旋喇叭天线罩反射面平板夹角抛物面线阵面阵八木-宇田天线家族体系图分形天线隐身天线——根据结构、性能、应用等不同的角度可以将天线划分为多种多样的类别。天线的功能与分类按结构分线天线面天线对称振子天线八木天线喇叭天线螺旋天线抛物面天线天线的功能与分类天线的功能与分类

按用途分发射接收

按频带特性分窄带超宽带宽带

按频率分长波中波短波超短波微波

按工作性质分通信天线导航天线雷达天线广播天线测向天线

按极化特性分线极化椭圆极化圆极化

按发展阶段分传统天线现代天线

按方向性分弱方向性锐方向性定向全向天线的主要分析方法——基于电磁场的线性叠加原理采用分割叠加的方法进行天线辐射场的计算。P电基本振子或电流元天线的功能与分类天线的分析方法P小面元或惠更斯元确定天线上的电流分布或是包围场源的体积表面上的电磁场分布。（内场问题）根据一给定的电流分布或是包围场源的体积表面上的电磁场分布求空间辐射场分布。（外场问题）天线的功能与分类能定量表征天线能量转换和定向辐射能力的量。

天线能量转换定向辐射与接收能力

方向图天线波瓣宽度方向函数方向系数旁瓣电平天线输入阻抗

天线效率

增益系数极化频带宽度天线的基本特性参数天线的方向性及方向性参数指天线在空间各方向上辐射或接收电磁波能力的不同。若以场强振幅表示，称为场强图。若以功率密度表示，称为功率图。天线的方向性天线的基本特性参数天线的方向性及方向性参数天线辐射场表达式中与方向有关的因子方向性函数天线的基本特性参数天线的方向性及方向性参数归一化方向函数天线的基本特性参数归一化功率方向性函数

归一化分贝方向性函数

天线的方向性及方向性参数方向图天线的基本特性参数方位角范围：-180°~+180°俯仰角范围：-90°~+90°天线的方向性及方向性参数天线的基本特性参数天线的方向性及方向性参数天线的基本特性参数平面方向图E面：通过天线最大辐射场方向并平行于电场强度矢量的平面。H面：通过天线最大辐射场方向并平行于磁场强度矢量的平面。E面方向图和H面方向图天线的方向性及方向性参数波瓣参数波瓣宽度体现天线辐射功率的集中程度主波束最大值两侧两个零辐射方向的夹角。主瓣最大值两侧场强等于最大场强的的两个方向的夹角。①零功率波瓣宽度(FNBW)②半功率波瓣宽度(HPBW)天线的基本特性参数天线的方向性及方向性参数副瓣电平描述副瓣相对于主瓣的强弱程度①第一副瓣电平(FSLL)②背瓣电平(BLL)天线的基本特性参数天线的方向性及方向性参数方向系数

方向性系数

理想点源它向四周均匀地辐射表示天线将能量集中辐射的程度（放大倍数）天线的基本特性参数天线的方向性及方向性参数

有向天线D>1

无方向性天线D=1辐射功率相同条件下，采用方向系数为D的天线在同一位置处场强比无方向性天线场强提高。天线的基本特性参数天线效率表示天线是否有效的进行能量转换

天线的基本特性参数表示天线的入射功率表示天线的辐射功率表示天线的损耗功率天线增益将方向系数和天线效率联系起来，表征天线总的收益程度G增益和方向系数的区别比较的前提不同：增益系数是在输入功率相等的条件下，方向系数是在辐射功率相等时。天线的基本特性参数天线的阻抗馈电点所呈现的阻抗值

天线的基本特性参数天线的输入阻抗天线的阻抗将天线辐射出去的能量等效为被一个阻抗吸收，这个阻抗叫做辐射阻抗，也叫辐射电阻。天线的基本特性参数天线的辐射阻抗辐射电阻天线的极化线极化：垂直极化，水平极化---线天线圆极化：左旋圆极化，右旋圆极化椭圆极化：轴比定义天线的最大辐射方向上辐射电场的极化方式分类天线的基本特性参数天线的频带宽度能满足天线指标参数要求的频带范围。

天线的频带宽度都是就某个参数而言的，不同的天线参数，如输入阻抗、效率、波瓣指向、波瓣宽度、副瓣电平、增益、极化等往往有不同的带宽。通常，取其中较窄的一个作为整个天线的带宽。天线的基本特性参数天线的互易天线的基本特性参数天线接收电波的过程dz指天线在发射和接收时的方向图等特性是相同的，称为天线的收发互易。天线的有效长度与有效面积天线的有效长度是一假想的天线长度le，此假想天线上的电流分布为均匀分布，电流大小等于该实际天线的波腹电流，并且此天线在最大辐射方向产生的场强与原天线相同。线天线用有效长度，面天线用有效面积。天线的基本特性参数天线的有效面积是一假想的天线面积Ae，此假想天线上的电流分布为均匀分布，电流大小等于该实际天线的波腹电流，并且此天线在最大辐射方向产生的场强与原天线相同。

假定有一天线平面，它垂直于来波方向并且将截获的