2022年天线考试范围分享 .pdf

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1、天线考试范围题型填空 简答计算天线考试范围：教材绪论第一章的知识点和HFSS 天线设计的2（整篇讲软件的操作方法，所以全考）、3.1、4.1、5.1、6.1、7.1、7.21、7.22。其中 3 到7 主要是考各种典型天线的设计原理。HFSS 见课件哈。教材绪论和第一章绪论：第三段考天线的定义和作用：天线的任务是将发射机输出的高频电流能量（波导）转换成电池波辐射出去，或将空间电波信号转换成高频电流能量送给接收机。为了能良好地实现上述目的，要求天线具有一定的方向性，较高的转换效率，能满足系统正常的工作的频带宽度。第五段考天线的分类见课本第一页第一章1.1 电基本振子的辐射电基本振子（Electr

2、ic Short Dipole）又称电流元，它是指一段理想的高频电流直导线，其长度 l 远小于波长 ，其半径 a 远小于 l，同时振子沿线的电流I 处处等幅同相。近区场的另一个重要特点是电场和磁场之间存在/2 的相位差。能量在电场和磁场以及场与源之间交换而没有辐射，所以近区场也称为感应场，可以用它来计算天线的输入电抗。远区场又称为辐射场。该辐射场有如下性质：(1)E、H均与距离r 成反比，波的传播速度为E和 H 中都含有相位因子e-jkr，说明辐射场的等相位面为r 等于常数的球面，所以称其为球面波。E、H 和 Sav 相互垂直，且符合右手螺旋定则。(2)传播方向上电磁场的分量为零，故称其为横电

3、磁波，记为TEM 波。(3)E和 H的比值为常数，称为媒质的波阻抗，记为。对于自由空间(4)E和 H与 sin成正比，说明电基本振子的辐射具有方向性，辐射场不是均匀球面波。因此，任何实际的电磁辐射绝不可能具有完全的球对称性，这也是所有辐射场的普遍特性。1.2 发射天线的电参数方向函数：归一化方向函数F(,)的最大值为1。因此，电基本振子的归一化方向函数可写为F(,)=|sin|定义理想点源是无方向性天线，它在各个方向上、相同距离处产生的辐射场的大小是相等的，因此，它的归一化方向函数为F(,)=1 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方

4、向的平面。有时还需要讨论辐射的功率密度与方向之间的关系，因此引进功率方向图（Power Pattern）(,)。它与场强方向图之间的关系为(,)=F2(,)方向图参量：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125 所示。001/c00120EH主轴主瓣后瓣第一副瓣00.502020.5名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 3 页 -用来描述方向图的参数通常有：(1)零功率点波瓣宽度（Beam Widthbetween FirstNulls,BW FN)20E 或 20H(下标 E、H表示 E、H 面，下同）：指主瓣最大值两

5、边两个零辐射方向之间的夹角。(2)半功率点波瓣宽度（HalfPower Beam Width,HPBW）20.5E 或 20.5H: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。(3)副瓣电平（Side Lobe Lever,SLL）:指副瓣最大值与主瓣最大值之比，一般以分贝表示，即式中，S av,max2 和 Sav,max 分别为最大副瓣和主瓣的功率密度最大值；Emax2 和 Emax 分别为最大副瓣和主瓣的场强最大值。（4）前后比:指主瓣最大值与后瓣最大值之比，通常也用分贝表示。方向系数：方向系数的定义是：在同一

6、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。用公式表示如下：方向系数最终计算公式为例1-2-111 页（例题自己看课本）天线效率：天线效率定义为天线辐射功率Pr 与输入功率Pin 之比，记为 A，即用辐射电阻和损耗电阻表示：增益系数：增益系数的定义是：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。定义

7、式如下：与方向系数的关系：天线的极化：天线的极化(Polarization)是指该天线在给定方向上远区辐射电场的空间取向。一般而言，特指为该天线在最大辐射方向上的电场的空间取向。所谓辐射场的极化，即在空间某一固定位置上电场矢量端点随时间运动的轨迹，按其轨迹的形状可分为线极化、圆极化和椭圆极化园极化波的特点见 116 页的性质（会考的）有效长度：它的定义是：在保持实际天线最大辐射方向上的场强值不变的条件下，假设天线上的电流分布为均匀分布时天线的等效长度。通常将归算于输入电流Iin 的有效长度记为lein，把归算于波腹电流Im 的有效长度记为lem。计算方法如下：,max 2max 2,maxma

8、x10lg20lgavavSESLLdBSE2maxmax200rrorroPPPPESDSErAinPPrrArlrlPRPPRR002maxmax200ininininP PPPESGSE00maxmax00ininrrAPPPPASSGSSGD0()lin einI lI zdz名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 3 页 -输入阻抗与辐射阻抗：输入阻抗Zin 为天线的输入端电压与电流之比：频带宽度：当工作频率变化时，天线的有关电参数变化的程度在所允许的范围内。1.3 互易定理与接收天线的电参数互易定理：接收天线工作的物理过程是，天线导体在空间电场的作用下产生感应

9、电动势，并在导体表面激励起感应电流,在天线的输入端产生电压，在接收机回路中产生电流。所以接收天线是一个把空间电磁波能量转换成高频电流能量的转换装置，其工作过程就是发射天线的逆过程。轴比：轴比=log（长轴/短轴）dB。用来衡量圆极化的好坏。当轴比为0 时最佳。1.4 对称振子对称振子(Symmetrical CenterFed Dipole)是中间馈电，其两臂由两段等长导线构成的振子天线。一臂的导线半径为a，长度为 l。振子的总长度L=2l。对称振子的长度与波长相比拟，本身已可以构成实用天线。可得半波振子的方向函数：半波振子的辐射电阻Rr=73.1方向系数为D=1.64 1.5 天线阵的方向性

10、天线阵就是将若干个单元天线按一定方式排列而成的天线系统。排列方式可以是直线阵、平面阵和立体阵。实际的天线阵多用相似元组成。所谓相似元，是指各阵元的类型、尺寸相同，架设方位相同。天线阵的辐射场是各单元天线辐射场的矢量和。P25-34(特别是例题与定理)均匀直线阵ULA、均匀平面阵UPA、均匀圆阵UCA 1.7 无限大理想导电反射面对天线电性能的影响理想导电平面上的切向电场处处为零的边界条件。水平电流元的镜像为理想导电平面另一侧对称位置处的等幅反向电流元，称为负镜像；而垂直电流元的镜像为理想导电平面另一侧对称位置处的等幅同相电流元，称为正镜像。例 1-7-1 46 页inininininUZRjXIcos(cos)2()sinF名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 3 页 -