第十七講面天線

1、面天線定向輻射能力的追求：邊射陣列平面天線面的聚焦特性曲面天線面天線：喇叭天線、反射面天線輻射器（饋源）同軸饋電反射面支撐旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)脊惠更斯-菲涅爾原理-唯一性定理n惠更斯：在波的傳播過程中下一時刻的波陣面是前一時刻波陣面上所有子波源的球面波前疊加而成。n菲尼爾：空間任意一點的場是包圍波源的任意曲面上的各子波源發(fā)出的波在該點以各種幅度和相位疊加的結(jié)果。n電磁理論的唯一性定理：若某區(qū)域邊界上的切向場確定，區(qū)域內(nèi)的散度給定的情況下，區(qū)域內(nèi)的場唯一確定。在同一區(qū)域V2產(chǎn)生電磁場的實際場源 可以用在同一區(qū)域產(chǎn)生相同電磁場的等效源 代替。11,emJJ,emssJJ邊界上場的連續(xù)性定理：11()()esp

2、mspJnHHJnEE 11esmsJnHJnE 喇叭天線12SSS1、喇叭天線的內(nèi)外區(qū)域緊貼喇叭外壁S1和喇叭的開口面S2構(gòu)成一個封閉曲面：S1上的切向電場為0，磁場很小可以忽略。主要關(guān)注S2構(gòu)上的電磁場構(gòu)成的等效源11esmsJnHJnE S內(nèi)部為V1稱為內(nèi)部空間。V1內(nèi)部的求解稱為內(nèi)部問題S外部為V2稱為內(nèi)部空間。V2中場的求解稱為外部問題構(gòu)造見前照片喇叭天線的工作原理00esmsJJ喇叭由波導(dǎo)延伸而成。由于波導(dǎo)的口徑面小，開路反射系數(shù)較大引入了喇叭來匹配波導(dǎo)和自由空間，同時增大了輻射的口徑面積。S1：11esmsJnHJnE S2：H、E本應(yīng)由內(nèi)外部邊界條件共同求解，工程上經(jīng)常采用已經(jīng)

3、證實的由內(nèi)部波導(dǎo)主模演化而來的口經(jīng)場。V2中輻射場的積分：esmsJ dsJ ds電基本振子磁基本振子將口面S2上的電磁場帶入等效源方程，并代入電流元和磁流元的輻射場表達式可得到：22jk(xsin cos+ysin sin )xxsjk(xsin cos+ysin sin )yysNE edxdyNE edxdyjkrxyjkrxyjE(1 cos )N cosN sin e/r2jE(1 cos ) N sinN cos e/r2喇叭天線的參數(shù)n1、方向系數(shù)：max0SD=S02PS4 r2aEPds2通?？趶矫娉蕦ΨQ分布，所以：假設(shè)電場僅有X分量 代入積分：所以有：0maxS0 xEE

4、xxxsNE dsmaxxsjEE dsr222maxmaxxsE11SE ds2r22022aP11SE ds4 r4 r 222x2sxsmax2220 xxss2E ds1E dsS4r2D=SEdsEds14 r2n1、天線的有效面積：2xse2xsE dsAEdse24D=A設(shè)天線口徑面的幾何面積為A若電流理想均勻分布：22x2sxe22xxsE dsEAAAEdsEAeAA天線的口徑利用效率1、單模傳輸條件為： 由已知條件可得所以是單模傳輸。2、例如右圖所示波導(dǎo)終端接喇叭天線，已知a=2.3cmb=1.0cm，測得波導(dǎo)傳輸線上相鄰電場最大值之間相距2.2cm。測得喇叭的增益為50dB。若喇叭的口徑利用效率為0.7。試判斷波導(dǎo)是否單模傳輸。并求喇叭開口面積。a2ag2*2.2=4.4cm0g201 ()2a03.2cme220044D=AA22DA=1164cm4反射面天線n近區(qū)形成均勻場區(qū)（緊縮場）n遠區(qū)形成高增益窄瓣定向波束03060901201501802102402703003300204002040 D其他反射面天線n偏置反射