电磁场与微波技术第8章.ppt

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1、 第第8 8章章 天线天线 天线概述天线概述8.1动态位函数及其解动态位函数及其解8.2基本振子的辐射基本振子的辐射8.3电线的电参数电线的电参数8.4 其他类型天线简要介绍其他类型天线简要介绍8.7天线阵天线阵8.6对称振子天线对称振子天线8.5 8.1 8.1 天线概述天线概述 8.1.1 8.1.1 天线的定义天线的定义 按照按照IEEEIEEE的定义，天线是用来发射或的定义，天线是用来发射或接收无线电波的装置。接收无线电波的装置。图图8.1 8.1 无线通信系统框图无线通信系统框图 8.1.2 8.1.2 天线的分类天线的分类 按天线适用的波段来分类，可以分为按天线适用的波段来分类，可

2、以分为长波天线、中波天线、短波天线、超短波长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线等。天线和微波天线等。按天线的结构分类，可以分为线状天按天线的结构分类，可以分为线状天线、面状天线、缝隙天线和微带天线等。线、面状天线、缝隙天线和微带天线等。按天线的用途来分类，可以分为广播天线、按天线的用途来分类，可以分为广播天线、通信天线、雷达天线、导航天线等。通信天线、雷达天线、导航天线等。8.1.3 8.1.3 天线的研究方法天线的研究方法 求解天线辐射的工程方法是利用叠加求解天线辐射的工程方法是利用叠加原理。线天线首先求出元电流（或称为电原理。线天线首先求出元电流（或称为电基本振子）的辐射场，

3、然后找出线天线上基本振子）的辐射场，然后找出线天线上的电流分布，线天线的辐射是元电流辐射的电流分布，线天线的辐射是元电流辐射的线积分。面天线将辐射问题分为内问题的线积分。面天线将辐射问题分为内问题和外问题，由已知激励源求天线封闭面上和外问题，由已知激励源求天线封闭面上的场为内问题，由封闭面上的场求外部空的场为内问题，由封闭面上的场求外部空间辐射场为外问题，在求外问题时，辐射间辐射场为外问题，在求外问题时，辐射场也要用到叠加原理。场也要用到叠加原理。8.2 8.2 动态位函数及其解动态位函数及其解 8.2.1 8.2.1 动态标量位和动态矢动态标量位和动态矢量位量位（8.58.5）（8.78.7

4、）8.2.2 8.2.2 动态位函数的方程动态位函数的方程（8.118.11）（8.128.12）8.2.3 8.2.3 动态位函数的解动态位函数的解（8.178.17）（8.188.18）（8.218.21）（8.238.23）8.3 8.3 基本振子的辐射基本振子的辐射 8.3.1 8.3.1 电基本振子的辐射场电基本振子的辐射场 图图8.2 8.2 电基本振子电基本振子 1.1.近区场近区场 2.2.远区场远区场 图图8.3 8.3 电基本振子辐射的方向图电基本振子辐射的方向图 3.3.中间区中间区 8.3.2 8.3.2 磁基本振子的辐射场磁基本振子的辐射场 图图8.4 8.4 小电流

5、环及磁矩小电流环及磁矩 8.4 8.4 天线的电参数天线的电参数 1.1.天线的效率天线的效率 2.2.输入阻抗输入阻抗 3.3.方向性函数和方向图方向性函数和方向图 归一化方向性函数归一化方向性函数 立体方向图可以完全反映出天线的方立体方向图可以完全反映出天线的方向特性。向特性。E E面方向图：电场矢量所在平面的方向图。面方向图：电场矢量所在平面的方向图。H H面方向图：磁场矢量所在平面的方向图。面方向图：磁场矢量所在平面的方向图。（1 1）主瓣宽度）主瓣宽度（2 2）旁瓣电平）旁瓣电平（3 3）前后比）前后比 图图8.5 8.5 主瓣宽度及旁瓣电平主瓣宽度及旁瓣电平 4.4.方向性系数方向

6、性系数 5.5.增益增益 6.6.有效长度有效长度 图图8.6 8.6 天线的有效长度天线的有效长度 7.7.极化极化 天线的极化是指在天线最大辐射方向天线的极化是指在天线最大辐射方向上，电场矢量的方向随时间变化的规律。上，电场矢量的方向随时间变化的规律。8.8.频带宽度频带宽度将天线的电参数保持在规定技术指标将天线的电参数保持在规定技术指标要求之内的频率范围，称为天线的工作频要求之内的频率范围，称为天线的工作频带宽度，简称为天线的带宽。带宽度，简称为天线的带宽。8.5 8.5 对称振子天线对称振子天线 图图8.7 8.7 对称振子对称振子 8.5.1 8.5.1 对称振子的电流分布对称振子的

7、电流分布 8.5.2 8.5.2 对称振子的辐射场对称振子的辐射场 图图8.8 8.8 对称振子电流分布及对称振子电流分布及E E面方向图面方向图 8.5.3 8.5.3 对称振子的辐射电阻对称振子的辐射电阻和输入阻抗和输入阻抗 8.6 8.6 天线阵天线阵 8.6.1 8.6.1 二元阵与方向性乘积原二元阵与方向性乘积原理理（8.618.61）（8.628.62）（8.638.63）图图8.9 8.9 对称振子输入阻抗对称振子输入阻抗 图图8.10 8.10 二元阵二元阵 8.6.2 8.6.2 均匀直线阵均匀直线阵 图图8.11 8.11 均匀直线阵均匀直线阵 8.7 8.7 其它类型天线简要介绍其它类型天线简要介绍 8.7.1 8.7.1 行波天线行波天线 图图8.12 8.12 菱形天线菱形天线 8.7.2 8.7.2 缝隙天线缝隙天线图图8.13 8.13 缝隙天线缝隙天线 8.7.3 8.7.3 微带天线微带天线图图8.14 8.14 微带天线微带天线 8.7.4 8.7.4旋转抛物面天线旋转抛物面天线图图8.15 8.15 旋转抛物面天线旋转抛物面天线