chap9平面口径的辐射.ppt

9.3 口径场相位分布对方向图的影响 前面讨论的口径场辐射，是假设平面口径上的相位分布是同相的。口径上相位分布为同相的情况，是在大多数口面天线设计中所希望的。因为，若口径场相位为不同相分布的话，其结果可能将使方向图指向发生偏移，主瓣变宽，副瓣电平变高，增益下降。 在工程实际中，有的天线结构本身就使得其口径面上的场相位不同相。如E面喇叭、H面喇叭、角锥喇叭和圆锥喇叭等。有的天线在设计时是使口径上场相位同相，如旋转抛物面天线等，但由于机械加工误差或馈源安装误差，使得口径上场相位不同相。因此，这一节主要讨论口径场相位分布对辐射方向图的影响。 设口径面处于xy平面内。对大多数情况，口径场分布是可分离变量的，即 下图为一个H面扇形喇叭截面图。设在喇叭内传播的是柱面波， * 第九章 平面口径的辐射 9.1 平面口径的增益和口径效率 这里以矩形口径为例，来讨论平面口径的增益和口径效率。 设矩形口径电场分布为 则口径面上磁场为 这相当于横电磁平面波投射到口径面上的情况 其辐射功率就为 (9.1) 由（8.32）可求得远区辐射电场的模为 理想点源辐射功率为 由增益定义 将前面的公式(9.1),(9.2)代入后可以得到 (9.2) (9.3) (9.4) 在工程上，一般是求最大辐射方向(?=?=0)的增益，即 式中，口径效率为： (9.5) (9.6) (9.7) 9.2 矩形同相口径的辐射场 即口径场是等相位的。 矩形口径的辐射问题，常见的有矩形波导口天线、E面扇形喇叭、H面扇形喇叭和角锥喇叭等，如图所示： 矩形口径天线 矩形口径面上的电磁场一般是线极化的。通常设电场矢量为y轴方向。磁场矢量为x轴方向。这相当于横电磁波垂直投射到口径面上的情况。 由前面的公式可见。要计算口径天线的辐射场，只须知道口径面上的电场分布即可，如上三种矩形口径，其口径面上的电场分布是各不相同的，而且喇叭天线口径面上场的相位并不同相。 为简单起见，这一节主要讨论口径场相位同相，幅度为各种典型分布的情况。 一、口径场为均匀分布 设矩形口径如图所示，其均匀分布的口径场表示为 场为均匀分布的矩形口径 1. 辐射场 由公式(8.32)可得 (9.8) (9.9) (9.10) (8.32) (9.11) (9.12) (9.13) 2. 方向图函数 由上面的结果可得均匀口径场分布的矩形口径E面和H面方向图函数为 (9.14) (9.15) 者的方向图尖锐得多。所以，有时讨论口径方向图时可不计面元方向图因子。 下图 F(u) (9.16) 侧射阵 二、口径场为余弦分布 (9.17) (9.18) (9.19) 讲义（8.37） (8.37) 2. 方向图函数 由上面两式可得H面和E面方向图函数为 (9.20) (9.21) 9.3 圆形同相口径的辐射场 实际中除矩形口径天线外，还经常用到圆口径天线，如圆波导口天线、圆锥喇叭天线、旋转抛物面天线等，如图所示。 这一节主要讨论相位同相，幅度为几种典型分布的圆形口径问题。 （9.22) (9.23) (8.36) 将（9.23）代入（8.36）有 （9.24） (9.25) (9.26) (9.27) (9.28) 下图 F(u) (9.29) 0.131 (9.30) (9.31) (9.32) 0.059 (9.33) (9.34) (9.35) 讲义(9.24) 变 *