天線的主要特性

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1、天線的主要特性（一）??天線是微波收發(fā)信設(shè)備的“出入口”，它既要將發(fā)信機的微波沿著指定的方向放射出去，同時還要接受對方傳來的電磁波并送到微波收信機。因此，天線性能的好壞將直接影響到整個微波通信系統(tǒng)的正常運行。這里我們將對天線的性能指標(biāo)及要求作一介紹。??天線的方向性????通常一副天線向各個方向輻射電磁波的能力是不同的，它沿各個方向輻射電磁能量的強弱可用天線的方向系數(shù)來表示。所謂天線的方向系數(shù)是指在某點產(chǎn)生相等電場強度的條件下，無方向性天線總輻射功率PF0與定向天線總輻射功率PF的比值，常用“D”來表示，即??????????天線方向性圖??（3-4）不難想

2、象，定向天線沿各個方向輻射的電場強度是不相同的，因而定向天線的方向系數(shù)也將隨著觀測點的位置不同而有所不同。其中方向系數(shù)最大的地方，即輻射增強的方向，稱主射方向。通常人們用天線的方向圖來表示天線對各個方向的方向系數(shù)大小，如圖所示。由圖可以看出，天線的方向性圖像象花朵的葉瓣，各葉瓣稱為方向葉。處于主射方向的方向葉稱為主葉，處于主葉反方向位置的方向葉稱為后葉，其他方向的方向葉統(tǒng)稱為副葉。顯然主葉的寬度越窄，說明天線的方向性也好。天線方向性的好壞，工程上常采用半功率角和零功率角兩個參量來表示。所謂半功率角是指主葉瓣上場強為主射方向場強的1/√2=0.707時（即功率

3、下降1/2時），兩個方向間的夾角，即為“2θ0.5”；所謂零功率角是指偏離主射方向最近的兩個零射方向（輻射場強為零的方向）之間的夾角，記為“2θ0”。半功率角和零功率角越小，表示主葉瓣的寬度越窄，說明天線的方向性越好。??一副方向性良好的天線，除了必須具備上述具有較小的半功率角和零功率角外，還應(yīng)該包括后葉瓣和副葉瓣盡可能小，以減小可能出現(xiàn)的竄擾。天線的主要特性（二）??天線增益所謂天線增益是指天線將發(fā)射功率往某一指定方向發(fā)射的能力。天線增益定義為：取定向天線主射方向上的某一點，在該點場強保持不變的情況下，此時用無方向性天線發(fā)射時天線所需的輸入功率Pi0，與采

4、用定向天線時所需的輸入功率Pi之比稱為天線增益，常用“Ｇ”表示。即??根據(jù)天線增益的定義，天線增益可以理解為：為了使在觀察點獲得相等的電磁波功率密度，具有方向性天線所需的發(fā)射功率要比無方向性天線所需的發(fā)射功率小G倍。另外天線具有互易性，即一副同樣的天線既可以作為發(fā)射天線，也可以作為接收天線，因此從天線接收的角度看，天線增益也可以用定向天線的有效接收面積Ae與各向同性（無方向性）天線的有效接收面積A0之比來表示，即??????必須指出，天線性能指標(biāo)中給出的天線增益以及通常人們所說的天線增益都是指輻射場強為最大主射方向時的天線增益。然而當(dāng)天線的主射方向偏離接收方

5、向時，其實際的增益將隨偏離程度的不同而變化?？傊炀€的增益反映了定向天線對某一方向輻射電磁波或接收電磁波的能力。因此一副高增益的定向天線可以降低對微波發(fā)信機輸出功率的要求和提高微波接收機的接收靈敏度。??天線的效率天線本身是一種無源器件，就其對傳輸而言存在一定的損耗。這種損耗通常用天線的效率來衡量。所謂天線效率就是指天線的輻射功率PF與輸入功率Pi之比。常用“η”來表示，??將式（3-7）與式（3-4）、式（3-5）比較可以得出天線方向系數(shù)D、天線增益G和天線效率η之間的關(guān)系為??理想點天線源沒有損耗，即Pi0=PF0。因此得??G等于η乘于D（3-8）??

6、天線的防衛(wèi)度??天線的防衛(wèi)度分天線后向防衛(wèi)度和天線正交防衛(wèi)度。天線后向防衛(wèi)度是指天線主射方向的輻射場強Ｅ0與后向輻射場強E180°的比值，用“Ｌ180°”表示，即??天線正交防衛(wèi)度是指天線主射方向的輻射場強Ｅ0與偏離主射方向90°方向上輻射場強E90°的比值，用“Ｌ180°”表示，即??天線防衛(wèi)度反映了主射方向的輻射場強對偏離其90°和180°方向上的串?dāng)_影響大小，防衛(wèi)度越高其擾越小。??天線為什么這么靈目前在微波通信中常用的天線主要有兩種，即拋物面天線和卡塞格倫天線。它們具有天線方向性好、增益高、損耗低的特點。??拋物面天線拋物面天線由旋轉(zhuǎn)拋物面和輻射源（

7、饋源）兩部分組成，其結(jié)構(gòu)類似于探照燈，它是利用放置在拋物面焦點處的輻射源發(fā)射出的球面波，經(jīng)拋物面反射形成定向的平面波束射向空間。圖（ａ）為拋物面天線的結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)幾何學(xué)原理，其工作原理如下：????????????拋物線天線的結(jié)構(gòu)圖拋物面的方程可由下式表示：??式中f——焦距，即焦點F到拋物面頂點的距離。由于旋轉(zhuǎn)拋物面具有對稱性，因此我們只需研究平面內(nèi)的情況，此時式（3-9）可寫成拋物線方程??它可用圖（b）表示。假設(shè)P為拋物線上的任意一點，過P點作平行ｚ軸的直線，過焦點F作平行于ｘ軸的直線，兩者交于M點。作P點處法線PS，則PS與PM的夾角為θ1，PF與O

8、F的夾角為θ0。只要證明θ0=2θ1，即FP與PS之