《电磁场与电磁波》课件9-1天线参数.ppt

1、8.1.1 天线的方向性电参数天线的方向性电参数 方向函数方向函数 方向图方向图 方向系数方向系数 增益增益 电基本振子的远区场电基本振子的远区场60sinjkrIdlEjer天线的方向性：距离天线相同距离而在不同方向上 各点电场强度的相对关系。电基本振子的电基本振子的方向函数方向函数:sin将方向函数用曲线描绘出来，称之为方向图。图82 基本振子立体方向图 电基本振子的电基本振子的方向函数方向函数:sin 在实际中，工程上常常采用两个特定正交平面方向图。在自由空间中，两个最重要的平面方向图是E面和H面方向图。E面即电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的平面；H面即磁场强度矢量所在并包含最大辐射

2、方向的平面。方向图可用极坐标绘制，角度表示方向，矢径表示场强大小。这种图形直观性强，但零点或最小值不易分清。方向图也可用直角坐标绘制，横坐标表示方向角，纵坐标表示辐射幅值。由于横坐标可按任意标尺扩展，故图形清晰。对于球坐标系中的沿z轴放置的电基本振子而言，E面即为包含z轴的任一平面，例如yOz面，电基本振子E平面方向图 yzO功率方向图场强方向图|sin|zxy|sin90|1电基本振子H平面方向图 说明说明:实际天线的方向图要比电基本振子的复杂，通常有多个波瓣，它可细分为主瓣、副瓣和后瓣，如图83所示。用来描述方向图的参数通常有：(1)零功率点波瓣宽度20E：指主瓣最大值两边两 个零辐射方向

3、之间的夹角。主轴主瓣后瓣第一副瓣00.502020.5 (2)半功率点波瓣宽度20.5E:指主瓣最大值两边场强等于最大值的0.707倍（或等于最大功率密度的一半）的两辐射方向之间的夹角，又叫3分贝波束宽度。在同一距离及相同辐射功率的条件下,某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度Smax（或场强|Emax|2的平方）和无方向性天线(点源)的辐射功率密度S0（或场强|E0|2的平方）之比，记为D。2maxmax200rrorroPPPPESDSE方向系数(Directivity)Pr、Pr0分别为实际天线和无方向性天线的辐射功率。无方向性天线在r处产生的辐射功率密度为20024240rEPSr202

4、60rPEr故 所以 22max60rrEDP在最大辐射方向上:max60rDPEr增益增益在同一距离及相同输入功率的条件下,某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度Smax(或场强|Emax|2的平方）和理想无方向性天线(理想点源)的辐射功率密度S0（或场强|E0|2的平方）之比，记为G。用公式表示如下：002maxmax200ininininPPPPESGSEmax6060inrP GPDErr例题例题某天线指标称：水平全向；增益10dB；3dB波瓣宽度20。其中，“增益10dB”说明在收发距离相同、输入功率(传输功率/输入功率/辐射功率)相同的条件下，该天线在最大方向上某点产生的功率密度是理

5、想点源产生的功率密度的10倍(10倍/20倍/100倍)；“3dB波瓣宽度”说明该天线在主瓣方向两侧，辐射场强下降到最大值的0.707(0.5/0.707)倍的两个方向之间的夹角为20。8.1.2 天线的阻抗参数天线的阻抗参数 输入阻抗输入阻抗 辐射阻抗辐射阻抗 效率效率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(Input Resistance)，即天线的输入阻抗Zin为天线的输入端电压与电流之比：inininininUZRjXI其中，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。效率效率 一般来说,载有高频电流的天线导体及其绝缘介质都会产生损耗，因此输入天线的实功率并不能全部地转换成电磁波能量。可以用天线效率来表示这种能量转换的有效程度。天线效率定义为天线辐射功率Pr与输入功率Pin之比，rrAinrdPRPRR