第11章 电磁波及辐射及接收.pptVIP

螺旋天线 俄罗斯新型有源相控阵雷达天线 俄军巨型雷达天线阵列 第十章 小结 一、 位函数波动方程的解——滞后位 二、 基本振子的辐射 1、 电基本振子 1）近区场(感应场) 2）远区场(辐射场) z x y z O 三、 天线的辐射特性 1．天线的方向图和方向系数 电基本振子 2．天线的波束宽度和零点波束宽度 半功率波束宽度 零点波束宽度： 3．辐射效率和增益系数 无耗天线 4．天线的辐射电阻 5．天线的极化特性 线极化,圆极化,椭圆极化. 6．天线的工作带宽 绝对带宽 ; 相对带宽 四、 对称振子天线与天线阵的概念 1 对称振子天线 图11-9 对称振子 半波天线（ ） 2 天线阵 线性二元阵(a) 等幅同相二元阵 3 均匀直线式天线阵 波动方程和关系式构成了研究天线的理论基础，在给定时变源情况下，求解该方程就可得到电标量位和磁矢量位在空间的分布，再利用式（11-3）就可得到时变电磁场在空间的分布。 因点电荷电位分布具有球对称性, 因此, u仅依赖于R和t, 与角变量θ、φ无关。在球坐标系下, 方程写为 某天线的方向性系数，表征该天线在其最大辐射方向上比起无方向性天线来说把辐射功率增大了D倍。例如为了在空间一定距离的M点产生一定的场强，若使用无方向性天线，需要馈给无方向性天线10W的辐射功率；但是若使用方向性系数D=10的有方向性天线，并将有方向性天线对准M点，就只需1W的辐射功率。 对称振子天线是由横截面尺寸小于纵向尺寸，并小于工作波长的金属导线构成，是一种线天线。 对称振子天线是由横截面尺寸小于纵向尺寸，并小于工作波长的金属导线构成，是一种线天线。 又因为： 所以， 可用分贝来表示方向性系数， 某天线的方向性系数，表征该天线在其最大辐射方向上比起无方向性天线来说把辐射功率增大了D倍。例如为了在空间一定距离的M点产生一定的场强，若使用无方向性天线，需要馈给无方向性天线10W的辐射功率；但是若使用方向性系数D=10的有方向性天线，并将有方向性天线对准M点，就只需1W的辐射功率。 例11.1 计算电基本振子的方向性系数。 解 对于电基本振子 则有 2．天线的波束宽度和零点波束宽度 某些天线的波瓣图波束很窄，方向性很强。表示为分贝形式 为了方便起见，通常选取球坐标系的特定平面绘制天线的辐射波瓣图，比如 平面或者 平面。 (a)极坐标图 图11-8 天线的波瓣图 图11-8（a）就是在极坐标系下以dB为单位绘制的某天线的波瓣图。这种表示方向图的格式可以方便直观地对天线的辐射波瓣作出解释。 另外一种常用的天线波瓣图格式适用于窄波束，采用的是直角坐标，如图11-8（b）所示。 当 的幅值等于主瓣峰值一半（或分贝取值-3dB）时，主瓣上两侧对应位置之间的角宽度。 (b)直角坐标图 半功率波束宽度 零点波束宽度： 波束宽度，零点波束宽度定量描述天线的方向特性 3．辐射效率和增益系数 理想无方向性天线的输入功率 被考察天线的输入功率 辐射效率 天线的辐射功率 天线的总功率 损耗功率 天线的增益 天线增益用于描述天线的欧姆损耗，对于无耗天线 4．天线的辐射电阻 天线阻抗可分为：辐射电阻Rr和损耗电阻Rloss 平均辐射功率 耗散功率 电基本振子 —— 辐射电阻低（因l 远小于波长） 辐射电阻是一个等效电阻。与天线的辐射功率相对应。是天线辐射能力的体现。 5．天线的极化特性 线极化天线： 可分为水平极化和垂直极化 圆极化天线： 可分为左旋和右旋极化。 椭圆极化天线：可分为左旋和右旋极化。 6．天线的工作带宽 天线的带宽通常用绝对带宽 和相对带宽 来表示。 绝对带宽是指在中心频率f0两侧，当天线特性下降到规定值时所对应的两个频点之间范围—即 。 相对带宽是绝对带宽与中心频率的比值。 10.4 对称振子天线与天线阵的概念 11.4.1 对称振子天线 等效传输线近似方法：把对称振子天线认为是由开路的双线传输线张开而成，天线上的电流近似认为是正弦分布。 图11-9 对称振子 式中I0为天线上波腹点的电流，l为天线单臂的长度， 为波数， 为自由空间的波长。 在±z处取一线电流元 ，在远区的辐射电场为 分母中 相位因子中 图11-9 对称振子 化简后得 积分可得对称振子总辐射场的电场复振幅为 由 (a)