天線的主要特性參量課件.ppt

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1、航空天線技術(shù)航空天線技術(shù)第二講天線的主要特性參量天線的主要特性參量方向圖主瓣寬度副瓣電平方向系數(shù)增益效率輸入阻抗駐波比品質(zhì)因數(shù)極化軸比相位中心帶寬有效長度有效接收面積等效噪聲溫度RCS方向圖天線輻射的功率有些方向大，有些方向小。表示這種輻射功率大小在空間的分布圖，稱為方向圖。不同型式的天線，它們的方向圖也不相同。如果把天線在各方向輻射的強(qiáng)度用從原點(diǎn)出發(fā)的矢量長短來表示，則連接全部矢量端點(diǎn)所形成的包面，就是天線的方向圖。顯示天線在不同方向輻射的相對(duì)大小方向圖在極坐標(biāo)上以向徑長度表示該方向電場強(qiáng)度的絕對(duì)值，這種方向圖稱為電場方向圖。在直角坐標(biāo)系中，以橫坐標(biāo)

2、表示角度，以縱坐標(biāo)表示電場絕對(duì)值。若以向徑長度表示該方向每單位面積輻射的功率大小，由此得到的方向圖稱為功率方向圖。因?yàn)檩椛涔β适桥c電場強(qiáng)度的平方成正比，所以功率方向圖中的向徑長度應(yīng)為電場方向圖中同一方向上向徑長度的平方。立體方向圖上述方向圖是一個(gè)三維的立體圖形，因而被稱為立體方向圖。舉例：喇叭天線立體方向圖平面方向圖任何通過原點(diǎn)的平面，與立體方向圖相交的輪廓線稱為天線在該平面的平面方向圖。工程上一般采用兩個(gè)相互正交的主平面上的方向圖來表示天線的方向性，這兩個(gè)主面稱為E面和H面。E面是通過天線最大輻射方向并平行于電場矢量的平面；H面是通過天線最大輻射方向

3、并垂直于E面的平面。E面、H面方向圖方向圖主瓣寬度與副瓣電平方向圖中有許多波瓣，其中包含最大輻射方向的波瓣稱為主瓣，其它依次稱為第一副瓣、第二副瓣等等。天線輻射是否集中，可以用主瓣寬度這一特性參量來表示。主瓣中輻射強(qiáng)度（即功率密度）為最大值一半的兩個(gè)向徑之間的夾角稱為主瓣寬度。主瓣寬度越小，方向圖越尖銳，表示天線輻射越集中。副瓣的最大值相對(duì)于主瓣最大值的比稱為副瓣電平，一般用分貝表示。主瓣寬度功率方向圖中，功率為主瓣最大值一半的兩點(diǎn)所張的夾角稱為主瓣寬度，或主瓣的半功率點(diǎn)寬度。在電場方向圖中，相應(yīng)于半功率點(diǎn)的絕對(duì)值是最大值的0.707倍。因此，在電場方

4、向圖中，主瓣寬度是指場強(qiáng)下降到最大值的0.707倍的兩點(diǎn)之間所張的夾角。方向系數(shù)（功率密度表示式）方向系數(shù)是在相同輻射功率條件下，在（　?。┓较蜉椛涞墓β拭芏瘸运蟹较蛏系钠骄椛涔β拭芏?，即方向系數(shù)（功率密度表示式）方向系數(shù)（輻射強(qiáng)度表示式）如果輻射強(qiáng)度定義為方向系數(shù)的另一等價(jià)表示式為最大方向系數(shù)在被抑制的輻射方向上小于1在被增強(qiáng)的輻射方向上大于1如果是輻射強(qiáng)度最大的方向，則在上有最大值而就是最大方向系數(shù)。增益方向系數(shù)是用來比較給定方向上的輻射強(qiáng)度與平均輻射強(qiáng)度的，所以它不考慮天線材料中的功率損耗，而增益計(jì)入了這些損耗，因此增益的定義是在相同輸入功

5、率條件下，在（　　）方向輻射的功率密度除以所有方向上的平均輻射功率密度，即是天線從發(fā)射機(jī)得到的總功率效率一般來說，載有高頻電流的天線導(dǎo)體及其絕緣介質(zhì)都會(huì)產(chǎn)生損耗，因此輸入天線的實(shí)功率并不能全部地轉(zhuǎn)換成電磁波能量。天線效率定義為天線輻射功率與輸入功率之比。效率其中：Rr為輻射電阻，RL為損耗電阻可見，要提高天線效率，必須盡可能減小損耗電阻和提高輻射電阻。考慮到天線輸入端的電壓反射系數(shù)，則天線的總效率為方向系數(shù)、增益與效率因?yàn)樘炀€從發(fā)射機(jī)得到的功率大于實(shí)際的輻射功率，所以方向系數(shù)、增益與效率的關(guān)系增益在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)以自由空間的半波天線來代替點(diǎn)源天線作為

6、增益的比較標(biāo)準(zhǔn)。在改以半波天線作比較標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，相應(yīng)的方向性系數(shù)應(yīng)比點(diǎn)源的小1.64倍。輸入阻抗天線的輸入阻抗是天線在饋電點(diǎn)的電壓與電流的比值。與天線的型式，使用的波長以及周圍物體的情況等因素有關(guān)。求出天線的輸入阻抗之后，就可據(jù)此設(shè)計(jì)饋線，以達(dá)到相互匹配。輸入阻抗天線的輸入阻抗：其中：Rin，Xin分別為輸入電阻和輸入電抗，它們分別對(duì)應(yīng)有功功率和無功功率。有功功率以損耗和輻射兩種方式耗散掉，而無功功率則駐存在近區(qū)內(nèi)。駐波比電壓駐波比（voltagestandingwaveratio）用來衡量失配的程度，其定義為沿線電壓最大值與最小值之比（最好是相鄰的）。工

7、程上對(duì)天線系統(tǒng)提出的設(shè)計(jì)要求是規(guī)定在饋線上允許的駐波比。匹配的越好，駐波比越小。品質(zhì)因數(shù)（G/T）天線增益與噪聲溫度之比通常規(guī)定的是天線-接收機(jī)系統(tǒng)的品質(zhì)因數(shù)，這種情況下的品質(zhì)因數(shù)是天線增益除以折算到天線輸出端的系統(tǒng)噪聲溫度。射頻系統(tǒng)在任意參考平面的系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)與在天線端口的系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)相等。因?yàn)樵鲆婧拖到y(tǒng)噪聲溫度是折算到同一參考平面的。極化天線的極化是指該天線在給定方向上遠(yuǎn)區(qū)輻射電場的空間取向。輻射波的極化:在空間固定位置上，沿著傳播方向觀察時(shí)觀察到的電場矢量的末端隨時(shí)間變化所描述出的軌跡，用來描述輻射電磁波的電場矢量的方向和相對(duì)幅度的時(shí)變特性。極化

8、極化可分為線極化、圓極化和橢圓極化。軌跡為一條直線時(shí)，稱線極化；軌跡沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)圓極化為右旋圓