電磁波基本天線

1、電磁波基本天線第1頁，共25頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)55分，星期五線天線 基本振子的輻射 對稱振子的輻射 天線的參數(shù) 小電流環(huán)的輻射第2頁，共25頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)55分，星期五1.基本振子（短偶極子）輻射電磁波能流密度一.場與能流密度第3頁，共25頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)55分，星期五r相同的點(diǎn)，任意子午面內(nèi)，電場和磁場均與sin成正比，赤道面內(nèi)為常數(shù)。ZYZo1Y1oX基本振子方向圖1.基本振子（短偶極子）輻射a)子午面方向圖b)赤道面方向圖二.方向性第4頁，共25頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)55分，星期五電磁波能流密度平均輻射功率電磁波平均能流密度真空中

2、1.基本振子（短偶極子）輻射三.平均輻射功率第5頁，共25頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)55分，星期五2.小電流環(huán)(磁偶極子)的輻射ZYXoPab四段基本振子的疊加電磁波能流密度電磁波平均能流密度一.場與能流密度第6頁，共25頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)55分，星期五2.小電流環(huán)的輻射ZYXoPab二.方向性Zo1Y1oX小環(huán)振子方向圖a)子午面方向圖b)赤道面方向圖第7頁，共25頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)55分，星期五2.小電流環(huán)的輻射ZYXoPab三.平均輻射功率電磁波平均能流密度平均輻射功率真空中與基本振子比較,長l的振子折成邊長l/4的正方形小環(huán)的輻射功率遠(yuǎn)低于基本振子,一

3、般用于接收、測量和定向。第8頁，共25頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)55分，星期五3.對稱振子的輻射（遠(yuǎn)場區(qū)）ZY 把直導(dǎo)線從中間斷開并接入電源，就是對稱振子。 可看作張開的開路雙導(dǎo)線 形成駐波，端點(diǎn)電流為零。llX一.場的分布第9頁，共25頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)55分，星期五3.對稱振子的輻射（遠(yuǎn)場區(qū)）ZP 把直導(dǎo)線從中間斷開并接入電源，就是對稱振子。 可看作張開的開路雙導(dǎo)線 形成駐波，端點(diǎn)電流為零。rr1llzdz在zz+dz處的線元構(gòu)成一個(gè)基本振子，其電流振幅為振子長為dz，在P點(diǎn)產(chǎn)生的電場X一.場的分布第10頁，共25頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)55分，星期五ZYPrr

4、1llzdzdE的方向近似相同，P點(diǎn)的總電場同理，P點(diǎn)的總磁場X3.對稱振子的輻射（遠(yuǎn)場區(qū)）一.場的分布第11頁，共25頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)55分，星期五最大場不一定出現(xiàn)在=/2方向上;隨l/增大,方向圖變尖銳;大于0.5后,出現(xiàn)副瓣;等于1時(shí),變成4個(gè)同等強(qiáng)度的發(fā)射方向(b)常取l/=1/4,稱半波振子二.方向性3.對稱振子的輻射（遠(yuǎn)場區(qū)）第12頁，共25頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)55分，星期五3.天線參數(shù)一.輻射功率與輻射電阻 輻射功率離開波源不返回,可以等效消耗在一個(gè)電阻上,稱為輻射電阻。例如：基本振子小電流環(huán)（磁偶極子）第13頁，共25頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)

5、55分，星期五一.輻射功率與輻射電阻對稱振子真空3.天線參數(shù)第14頁，共25頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)55分，星期五二.輸入阻抗 天線工作時(shí),除脫離波源的輻射外,還有依附于天線而振蕩的電磁波。 前者等效于輻射電阻，后者等效為電抗。 采用等效傳輸法：天線視為終端開路的平行雙導(dǎo)線。dD開路天線輸入阻抗ll3.天線參數(shù)第15頁，共25頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)55分，星期五二.輸入阻抗W0為無損耗線的特性阻抗討論:1) W0越小,曲線越平坦,工作頻帶越寬,有效的辦法是增大金屬線徑。2)電抗等于零時(shí),相當(dāng)于純電阻,天線的長度約1/4波長；3)此時(shí),輸入電阻約4060,與天線粗細(xì)關(guān)系不明顯。

6、3.天線參數(shù)第16頁，共25頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)55分，星期五三.天線的效率輻射功率損耗功率：電阻損耗、介質(zhì)損耗、 感應(yīng)損耗一般實(shí)際效率：長波天線：1040%中波天線：7080%短波天線：約90%超短波及微波天線：近100%3.天線參數(shù)第17頁，共25頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)55分，星期五四.方向圖及主瓣寬度天線方向性函數(shù) 一般用子午面和赤道面兩個(gè)平面上的方向圖，也可按照極化取E面和H 面。 主瓣寬度：能流密度降為最大值一半（場強(qiáng)降為0.707)時(shí)的兩個(gè)發(fā)射方向間的夾角。 米波天線：1040 厘米波拋物面天線：約幾度或1 以下3.天線參數(shù)第18頁，共25頁，2022年，5月

7、20日，6點(diǎn)55分，星期五五.方向系數(shù)和增益系數(shù)方向系數(shù)：若把輻射功率均勻分配到各個(gè)方向，能流密度為Sa，某方向?qū)嶋H能流密度為S，則該方向上的方向系數(shù)為例如：基本振子最大值為1.5常取最大值3.天線參數(shù)第19頁，共25頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)55分，星期五又如,對稱振子半波振子方向系數(shù)最大為1.64較大的方向系數(shù):米波同相水平天線陣:幾百微波拋物面天線:幾千以上常用分貝表示3.天線參數(shù)五.方向系數(shù)第20頁，共25頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)55分，星期五五.方向系數(shù)和增益系數(shù)用天線輸入端功率P0來算平均能流密度,記為S03.天線參數(shù)增益系數(shù)第21頁，共25頁，2022年，5月20日

8、，6點(diǎn)55分，星期五六.天線的通頻帶 天線參數(shù)符合規(guī)定的技術(shù)要求時(shí)的工作頻率范圍. 特別注意方向函數(shù)、增益特性、副瓣電平、阻抗隨頻率的變化。 一般天線的通頻帶相對寬度為百分之幾至百分之幾十，取決于天線的種類和結(jié)構(gòu)。3.天線參數(shù)第22頁，共25頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)55分，星期五七.天線的有效面積接收天線的重要參數(shù)接收到的最大功率和接收點(diǎn)的平均能流密度之比可以證明3.天線參數(shù)第23頁，共25頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)55分，星期五小 結(jié)1.基本振子的輻射3.對稱振子的輻射2.小電流環(huán)的輻射第24頁，共25頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)55分，星期五小 結(jié)作業(yè)： 一輻射電阻為30的天線,工作中心頻率為300kHz。如果其電流最大值為10