天线基本性能参数介绍 |
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1 辐射方向图F(![]() 简称方向图,给出了天线发射时离天线固定的距离上辐射随角度的变化。 r为常数,场只随 ![]() ![]() 方向图乘积原理: ![]() g为流元因子,f为方向图因子 流元因子为该电流分布中无线小电流元的方向图。 方向图因子来自对电流的积分,且严格取决于电流的空间分布。 表示电流分布贡献辐射的积分效应,即当做许多电流元组成一样。求A的积分式把电流元的远场贡献加起来,经过归一化,即产生方向图因子。辐射方向图最强的部分,是由于天线不同部分发出的射线到达远场时该方向上比其他方向更加接近于同相。对于理想偶极子,源很小,源上各射线基本没有相位差,因此方向图因子为1。 在阵元相同的条件下,天线阵的方向图函数是元因子与阵因子的乘积。 元因子为组成天线阵阵元的方向图函数,其值仅取决于阵元本身的结构,体现了阵元的方向性对天线阵方向性的影响。(流元因子*方向图因子) 阵因子表示无方向性的阵元所组成的阵列的方向图函数,其值仅取决于阵列的排列方式及其阵元上激励电流的相对振幅和相位,与阵列本身的结构无关。 2 功率方向图P(![]() 也是描述天线的辐射方向特性,给出了功率密度对角度的依赖关系 求坡印廷矢量(功率密度)随角度变化 ![]() ![]() 方向图通常以分贝dB为单位作图,以分贝为单位的场(幅度)方向图于功率方向图完全一样。 ![]() 衡量功率集中于主瓣的程度 旁瓣的方向图峰值与主瓣方向图峰值之比 ![]() 描述主瓣的宽度 主瓣功率方向图等于最大值一半的两点间的夹角 场方向图上对应为1/ ![]() ![]() 预备知识 辐射强度U:为给定方向上单位立体角里的辐射功率 Uave为各向同性源的辐射强度,在整个空间不变,整个空间为4 ![]() ![]() ![]() 也表示天线辐射功率密度的峰值与辐射功率围绕天线均匀分布时的功率密度之比。 ![]() 当提到方向性,一般指最大方向性: ![]() ![]() 增益对天线如何有效地把其终端接收到的可用功率转换成辐射功率以及其定向性作定量描述 是由于天线上的损耗而减小了的方向性 ![]() 最大值: ![]() 对比 ![]() 最大增益与方向性间的差别仅在于所用功率值,输入功率及辐射功率。 定义辐射效率e![]() ![]() 天线最大增益等于其最大方向性乘以辐射效率。 增益往往用来描述天线相对于某些标准参考天线的性能 ![]() :当天线发射时,所发射的瞬态电场矢量随时间变化的轨迹图。 ![]() ![]() ![]() 如上图所示,同相等幅的线极化波合成也为线极化。(蓝色线与红色线合成为绿色线) ![]() 同样等幅条件下,当存在90度相位差时,合成电场的末端轨迹变为圆,即为圆极化。 工程中:发射天线和接收天线的极化要匹配。 如发射天线水平极化,接受天线也要水平极化。 对于圆极化(万金油),可以接受别的极化电磁波,有一定损耗,但是可以接受。![]() 轴比:a/b 具体数学表达 ![]() ![]() 注:PPT表述错误,电矢量末端轨迹随时间变化,因为大小随正弦变化,只是方向不变(夹角不变),在一条线上上下移动。 ![]() ![]() ![]() ![]() 例子: ![]() :天线终端上电压与电流之比。 通常的目标是使天线的输入阻抗与所接传输线的特征阻抗相匹配。 8 带宽:是一个频率范围,当天线的性能由一个或几个性能参数所衡量时,天线性能能在此频率范围内合格。 9 扫描:辐射方向图在空间运动,在一个空间范围内扫描天线的主瓣。 通过机械运动(移动天线)或电子扫描(调节天线电流相位)实现。 |
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