[工学]第一章 天线基础知识.ppt

二，发射天线特性参数 9，输入阻抗与辐射阻抗 天线通过传输线与发射机相连，天线作为传输线的负载，与 传输线之间存在阻抗匹配问题。天线与传输线的连接处称为天 线的输入端，天线输入端呈现的阻抗值定义为天线的输入阻抗 ，即天线的输入阻抗Zin为天线的输入端电压与电流之比： Rin、Xin分别为输入电阻和输入电抗，它们分别对应有功 功率和无功功率。有功功率以损耗和辐射两种方式耗散掉， 而无功功率则驻存在近区中。除了少数天线外，大多数天线 的输入阻抗在工程中采用近似计算或实验测定。 二，发射天线特性参数 10，频带宽度 天线的所有电参数都和工作频率有关。任何天线的工作频率 都有一定的范围，当工作频率偏离中心工作频率f0时，天线的 电参数将变差，其变差的容许程度取决于天线设备系统的工作 特性要求。当工作频率变化时，天线的有关电参数变化的程度 在所允许的范围内，此时对应的频率范围称为频带宽度。 若天线的最高工作频率为fmax，最低工作频率为fmin，对于窄 频带天线，常用相对带宽，即［(fmax-fmin)/f0］×100%来表示其 频带宽度。而对于超宽频带天线，常用绝对带宽，即fmax/fmin 来表示其频带宽度。 1.3 互易定理与接收天线的电参数 一，“互易定理” 任意类型的天线用作接收天线时，它的极化、方向性、有效 长度和阻抗特性等均与它用作发射天线时的相同。这种同一天 线收发参数相同的性质被称为天线的收发互易性。 二，接收天线的参数 1，有效接收面积 当天线以最大接收方向对准来波方向进行接收时，并且天 线的极化与来波极化相匹配，接收天线送到匹配负载的平均 功率PLmax与来波的功率密度Sav之比，记为Ae。即 二，接收天线的参数 2，等效噪声温度 天线除了能够接收无线电波之外，还能够接收来自空间各种 物体的”噪声“信号。外部噪声通过天线进入接收机，因此，又 称天线噪声。天线接收的噪声功率的大小可以用天线的等效噪 声温度TA来表示。 Kb=1.38×10-23(J/K)，为波耳兹曼常数；Δf为频率带宽(Hz)。TA是表示接收天线向共轭匹配负载输送噪声功率大小的参数，它并不是天线本身的物理温度。 并未涉及到天线和接收机之间的传输线的损耗，如果考虑传输 线的实际温度和损耗，考虑到接收机本身所具有的噪声温度。 例：已知天线输出端的有效噪声温度是150K。假定传输线是 长为10m的x波段(8.2~12.4GHz)的矩形波导，其衰减系数经 测量为α=0.13dB/m，波导温度为300K，求接收机端点的天 馈系统的有效噪声温度。 α(dB/m)=α(NP/m)×20lge=8.68α NP/m ? α=0.13dB/m=0.0149NP/m ? Ta =TAe-2αl+T0(1-e-2αl) =150e-0.149×2+300×(1-e-0.149×2) =111.345+77.31=188.655K 1.4 对称阵子 对称振子是中间馈电，其两臂由两段等长导线构成的振子天线。一臂的导线半径为a，长度为l。两臂之间的间隙很小，理论上可忽略不计，所以振子的总长度L=2l。对称振子的长度与波长相比拟。 ? 一，电流分布 细对称振子天线可以看成是由末端开路的传输线张开形成， 理论和实验都已证实，细对称振子的电流分布与末端开路线 上的电流分布相似，即非常接近于正弦驻波分布， 式中，Im为电流波腹点的复振幅；k=2π/λ=ω/c为相移常数。根据正弦分布的特点，对称振子的末端为电流的波节点；电流分布关于振子的中心点对称；超过半波长就会出现反相电流。 理想正弦分布和依靠数值求解方法（矩量法）计算出的细对称振子上的电流分布，后者大体与前者相似，但二者也有明显差异，特别在振子中心附近和波节点处差别更大。这种差别对辐射场的影响不大，但对近场计算（例如输入阻抗）有重要影响。 二，对称振子的辐射场 由于电基本振子的辐射场与φ无关，而观察点P(r,θ)距 对称振子足够远，因而每个电流元到观察点的射线近似 平行，因而各电流元在观察点处产生的辐射场矢量方向 也可被认为相同，和电基本振子一样，对称振子仍为线 极化天线。 r′≈r-zcosθ r 对称振子的辐射场仍为球面波；其极化方式仍为线极化；辐射场的方向性不仅与θ有关，也和振子的电长度有关。 实际上也就是对