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1 / 18 VC++绘制天线辐射方向图 电磁场与计算机辅助设计 期末课程设计 题 题 目： 学 院： 分 组： 成 员： 指导老师： VC++绘制天线辐射方向图 信息工程学院 4 钟信星(20130608521107) 张红梅(20130608100005) 张 晓 燕 提交日期： 2014 年 6 月 30 日 2 / 18 VC++绘制天线辐射方向图 数据提交： 论文 分组： (4) 姓名： 钟信星 PPT程 PPT 考查成绩 分工： 程序编写、答辩 论文撰写10 论文撰写 10 分值 得分 工作团队合作20 工作 团队合作 20 总分 100 量502 量 50 分组： (4) 姓名： 张红梅 评分标准 论文撰写 分值 10 得分 分组： (X) 姓名： XXX 工作团队合作2 工作 团队合作 20 总分 100 量 50 分工： 公式推导、论文撰写 答辩 答辩质量 20 分工： 例如：程序编写、文献调研、论文撰写 论文撰写10 论文撰写 10 分值 得分 工作团队合作20 工作 团队合作 20 总分 100 量502 量 50 3 / 18 VC++绘制天线辐射方向图 4 / 18 VC++绘制天线辐射方向图 第一章 天线介绍 天线是一种用来发射或接收无线电波或更广泛来讲—— 电磁波的电子器 件。天线应用于广播和电视、点对点无线电通信、雷达和太空探索等系统。天 线通常在空气和外层空间中工作，也可以在水下运行，甚至在某些频率下工作 于土壤和岩石之中。 从物理学上讲，天线是一个或多个导体的组合，由它可因施加的交变电压 和相关联交变电流而产生辐射的电磁场，或者可以将它放置在电磁场中，由于 场的感应而在天线内部产生交变电流并在其终端产生交变电压。 基于特定三维(通常指水平或垂直)平面，可以把天线分为两大基本类型： 全向天线(在平面中均匀辐射)；定向天线(又称指向天线， 在某方向辐射较多)。 在自由空间内， 任何天线都向各个方向辐射能量，但是特定的架构会使天线在 某个方向上获得较大方向性，而其它方向的能量辐射则可以忽略。通过增加附 加导体棒或线圈 (称之为单元) 并改变其长度、间距和方位 (或者改变天线波 束方向)，可以制造出拥有既定特性的天线， 如八木天线。“天线阵列”或“天 线阵”是指相当数量的有源天线共用源或负载来产生定向的天线辐射方向图。 天线的空间关系通常也会影响其方向性。“有源单元”是指此天线单元的能量输 出由该单元内部的能量源所决定(而不是仅由通过电路的信号能量) 或者该单 元能量输出的能量源由信号输入所控制。“天线引入线”是在信号源和有源天线 之间传输信号能量的传导装置(如传输线或馈线)。它由有源天线延伸出来直达 源。“天线馈电”则是指有源天线和放大器之间的元件。 影响天线性能的临界参数有很多，通常在天线设计过程中可以进行调整， 如谐振频率、 阻抗、增益、孔径或辐射方向图、 极化、效率和带宽等。 另外， 发射天线还有最大额定功率，而接收天线则有噪声抑制参数。 谐振频率：“谐振频率”和“电谐振”与天线的电长度相关。电长度通常 是电线物理长度除以自由空间中波传输速度与电线中速度之比。天线的电长度 通常由波长来表示。天线一般在某一频率调谐，并在此谐振频率为中心的一段 频带上有效。但其它天线参数 (尤其是辐射方向图和阻抗)随频率而变， 所以 天线的谐振频率可能仅与这些更重要参数的中心频率相近。天线可以在与目标 波长成分数关系的长度所对应的频率下谐振。一些天线设计有多个谐振频率， 另一些则在很宽的频带上相对有效。最常见的宽带天线是对数周期天线， 但它 的增益相对于窄带天线则要小很多。 天线设计中， “增益”指天线最强辐射方向的天线辐射方向图强度与参考 天线的强度之比取对数。如果参考天线是全向天线， 增益的单位为dBi。比如， 偶极子天线的增益为2.14dBi。偶极子天线也常用作参考天线(这是由于完美全 5 / 18 VC++绘制天线辐射方向图 向参考天线无法制造)，这种情况下天线的增益以 dBd 为单位。天线增益是无源 现象，天线并不增加激励，而是仅仅重新分配而使在某方向上比全向天线辐射 更多的能量。如果天线在一些方向上增益为正，由于天线的能量守恒，它在其 他方向上的增益则为负。因此，天线所能达到的增益要在天线的覆盖范围和它 的增益之间达到平衡。比如，航天器上碟形天线的增益很大，但覆盖范围却很 窄，所以它必须精确地指向地球；而广播发射天线由于需要向各个方向辐射， 它的增益就很小。 方向图：是指离天线一定距离处，辐射场的相对场强随方向变化的曲线图， 通常采用