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气象雷达原理与系统 电子工程学院 大气探测学院 主讲：何建新 第三章 雷达天线及伺服系统 3.1 天线的定义及作用 天线：辐射或接收无线电波的装置 天线作用:是自由空间传播和导行波（传输线）传播之间的 换能器。 发射（辐射）:把高频交流电转换成空间传播的电磁波（能量 集中到所要求方向的赋形波束内）。 接收:辐射的反过程，将空间传播的电磁波转换成高频交流电 ，并通过传输线（馈线）输送给接收机。 传输线（馈线）：传输微波能量或信息的装置 3.2 天线的分类 •按工作性质： •发射天线；接收天线 •按波长： •长波天线；中波天线；短波天线；微波天 线等 •按天线原理： •线天线；面天线 •按波束扫描： •机械扫描；电扫描（相控阵天线） 方向性天线—线天线 偶极子天线 面天线 口 口 口 径 径 径 喇叭天线 抛物面天线 透镜天线 由图可见，这类天线都是通过一个平面口径向外辐射电磁能量，因 此，这类天线称为面天线。 感性认识--几种天线实物 微带天线 喇叭天线 • 反射面天线（通信） • 反射面天线（雷达） 相控天线 3.3 雷达天线的基本参量（特性） •辐射方向图（包括波束宽度、副瓣电平） •增益（有效孔径） •阻抗（电压驻波比VSWR） •其他：极化、带宽、扫描方式 3.3.1 辐射方向图 抛物面反射器天线辐射方向图 下图以极坐标绘出了典型的雷达天线的方向图。方向图中辐射最强 的方向称为主射方向，辐射为零的方向称为零射方向。具有主射方向的 方向叶称为主瓣，其余称为副瓣。 z 副瓣 零射方向 1 2 主瓣 后叶 2θ0 2θ0.5 主射方向 1 1 零射方向 2 x y 为了定量地描述主瓣的宽窄程度，通常定义：场强为主射方向上场 1 2θ 0.5 强振幅的 倍的两个方向之间的夹角称为半功率角，以 表示；两个 2 2θ 0 零射方向之间的夹角称为零功率角，以 表示。 不同天线波束宽度的作用 天线的基本定理--互易性 •在一定的条件下（实际上这些条件在雷达中 常能满足），天线的发射方向图和接收方向 图是一样的