第二章 天線特性參數(shù)

第二章天線的特性參數(shù)天線特性參數(shù)機(jī)械特性參數(shù)：形狀，尺寸，材料，可靠性等電特性參數(shù)一次參數(shù)：方向性圖，輸入阻抗，效率二次參數(shù)：方向性系數(shù)，增益，波瓣寬度，前后比，極化特性等第一節(jié)天線的輻射功率和輻射電阻輻射功率：在單位時(shí)間內(nèi)通過球面向外輻射的電磁能量的平均值。例：求電偶極子的輻射功率？zxyrI通過小面積ds的功率為將代入，得：在自由空間，電偶極子的輻射功率為：2.輻射電阻：將輻射功率視為一個(gè)電阻所消耗的功率，并使流過電阻的電流等于天線上的電流振幅，則該電阻就稱為天線的輻射電阻。根據(jù)定義，稱為輻射電阻例：求電偶極子的輻射電阻？電偶極子的輻射功率為：在自由空間中，第二節(jié)天線的方向性天線的輻射場(chǎng)強(qiáng)與方向有關(guān)的特性，稱為天線的方向性。以電偶極子為例：一、天線的方向性函數(shù)和方向性圖用于表示天線方向性特性的函數(shù)：電偶極子的方向性函數(shù)電偶極子的方向性圖赤道面：與天線軸垂直并經(jīng)過天線中心的平面。子午面：包含天線軸的平面。1）電偶極子在赤道面內(nèi)的方向性函數(shù)和方向性圖：2）電偶極子在子午面內(nèi)的方向性函數(shù)和方向性圖：二、天線的歸一化方向性函數(shù)和歸一化方向性圖歸一化方向性函數(shù)：天線輻射場(chǎng)與最大方向上的場(chǎng)強(qiáng)值之比。——反映了天線在不同方向的場(chǎng)分布。歸一化方向性圖：表示歸一化方向性函數(shù)的空間立體圖形。

通常用兩個(gè)互相垂直的平面上（子午面和赤道面/E面和H面）的平面圖來表示。CDMA天線CDMA垂直極化定向天線三、方向性圖的主瓣寬度和旁瓣電平主瓣寬度：主瓣電平的最大值降到該值的0.707倍（即-3dB）時(shí)，兩個(gè)方向之間的張角寬度。在方向性圖中，一般有兩個(gè)或更多個(gè)波瓣。在這些波瓣中，最大輻射方向所在波瓣稱為主瓣，其余波瓣稱為旁瓣。

－3dB點(diǎn)峰值－3dB點(diǎn)旁瓣電平：相對(duì)主瓣最大值的比值。3.前后抑制比：方向圖中，前后瓣最大值之比稱為前后比，記為F/B。前后比越大，天線的后向輻射（或接收）越小。前后比F/B的計(jì)算：F/B=10Lg{（前向功率密度）/（后向功率密度）}第三節(jié)天線的方向性系數(shù)定義：天線輻射功率一定，在任意方向輻射功率密度與相等的輻射功率均勻輻射時(shí)的平均功率密度之比。2.物理意義：由于天線有方向性，使某方向的輻射功率密度比均勻輻射時(shí)增加的倍數(shù)D。實(shí)際上，D反映了天線集中輻射能量的特性。3.方向性系數(shù)的求法：1）已知?dú)w一化方向性函數(shù)求D先求全向天線(點(diǎn)源)均勻輻射時(shí)的平均輻射功率密度:點(diǎn)源通過球面無窮小單位面積的功率為：在任意方向通常方向性系數(shù)指的是天線最大輻射方向上的方向性系數(shù)，此時(shí)，2）已知天線的輻射電阻和最大輻射方向的方向性函數(shù)，求D當(dāng)天線位于自由空間時(shí)，；在最大輻射方向上，大多數(shù)簡單常規(guī)天線的最大場(chǎng)強(qiáng)值又例：求電偶極子的方向性系數(shù)？解：第四節(jié)天線的增益定義：在任意方向,輻射功率密度與將相等的輸入功率均勻輻射時(shí)的平均功率密度之比，即天線增益為：2.物理意義：為了在觀察點(diǎn)有相等的輻射功率密度，方向性天線的輸入功率應(yīng)小于均勻輻射天線輸入功率的G倍。

dBi：表示比較對(duì)象是各向均勻輻射的理想點(diǎn)源；

dBd：表示以半波對(duì)稱振子為比較對(duì)象。3.增益的單位：4.近似計(jì)算方法：1）若已知天線在E面和H面的方向性圖，則在E面和H面上，以度為單位的波瓣寬度。2）天線主瓣寬度越窄，增益越高。對(duì)于一般天線，可用下式估算其增益：3）對(duì)于拋物面天線，可用下式近似計(jì)算其增益：式中，D為拋物面直徑；λ0為中心工作波長。4）對(duì)于直立全向天線，可用下式近似計(jì)算其增益：式中，l為天線長度；λ0為中心工作波長。定義：天線輻射功率與輸入有功功率的比值，稱為天線的效率。第五節(jié)天線的效率2.物理意義：

表示有百分之幾的高頻電流的輸入有功功率轉(zhuǎn)變成了輻射出去的電磁波能量。結(jié)論：

越大，越小，天線的就越高。在工程設(shè)計(jì)中，往往給定，這時(shí)就需要降低來提高天線的效率。3.天線方向系數(shù)和天線增益的關(guān)系：第六節(jié)天線的有效長度定義：用一等效天線代替被研究天線，此等效天線上的電流是以被研究天線的輸入電流振幅均勻分布，并在最大輻射方向產(chǎn)生與被研究天線相等的電場(chǎng)強(qiáng)度。則等效天線的長度就稱為被研究天線的有效長度。等效天線實(shí)際為一電偶極子2.天線有效長度的求法：1）根據(jù)定義先求出被研究天線在最大輻射方向上的電場(chǎng)振幅值，令其與電流元的最大場(chǎng)強(qiáng)值相等即可。2）通過電流矩求有效長度前提條件：已知被研究天線的電流分布。3）利