电磁波与天线知识点通信电子雷达_通信电子-雷达.pdf

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1、第一章 1.天线的定义：用来辐射和接收无线电波的装置 2.天线的作用：3.天线基本辐射单元：电基本振子、磁基本振子、惠更斯元 4.电基本振子又称电流元，其辐射场是球面波（等相位面的形状），辐射的是线极化波，传输的波的模式是横电磁波（TEM波，沿传播方向电场、磁场分量为 0）5.媒质波阻抗 自由空间（120）电基本振子EH 磁基本振子EH 6.磁基本振子又称磁流元、磁偶极子 7.电基本振子归一化方向函数(,)sinF 理想电源归一化方向函数(,)1F 8.方向图：E面 H面 9.电基本振子 E面方向函数()sinEF，H面()1HF 磁基本振子 E面方向函数()1EF，H面()sinHF 10.

2、方向系数：在同一距离及相同辐射功率条件下，某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度（场强的平方）和无方向性天线（点源）的辐射功率密度（场强的平方）之比 11.电基本振子 D=1.5 半波振子 D=1.64 12.增益系数：在同一距离及相同输入功率条件下，某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度（场强的平方）和无方向性天线（点源）的辐射功率密度（场强的平方）之比 13.天线效率：物理意义（表述了天线能量转换的有效程度）14.AGD 15.天线极化可分为：线极化、圆极化、椭圆极化 16.有效长度 17.输入阻抗 18.频带宽度 19.有效接收面积是衡量接收天线接收无线电波能力的重要指标。20.对称振子中间

3、馈电，极化方式为线极化，辐射场为球面波。计算输入阻抗采用“等值传输线法”，最终等效成具有一平均特性阻抗的有耗传输线。对称振子天线振子越粗，平均特性阻抗越小。21.末端效应：由于对称振子末端具有较大的端面电容，末端电流实际不为零。22.采用天线阵是为了加强天线的定向辐射能力。23.方向图乘积定理 P26 24.水平线天线镜像一定时负镜像；垂直对称线天线 正镜像 垂直驻波单导线 半波 正 垂直驻波单导线 全波 负 25.无限大理想导电反射面对天线电性能的影响主要有两个方面：对方向性的影响；对阻抗特性的影响 26.沿导电平面方向，正镜像始终是最大辐射，负镜像始终是零辐射。第二章 1.水平对称振子又称

4、双极天线，辐射水平极化波，可用地面下的负镜像天线来代替地面对辐射的影响。2.研究地面上的天线方向性时，通常选取_铅垂_ 平面和_ 水平_平面。3.水平对称振子天线架设高度与通信仰角的关系。4.水平对称振子特性阻抗较高，降低特性阻抗的方法：加粗振子臂直径、将双极天线的臂改为其他形式。直立天线 5.直立天线又称单极天线，辐射垂直极化波。6.直立天线存在的问题：辐射电阻小；天线输入电阻小，输入电抗大；易产生过压。7.提高直立天线效率的方法？P104 环形天线 1.按尺寸分为小环天线和大环天线。2.小环天线沿线电流近似均匀分布，大环天线沿线电流近似驻波分布。3.提高小环天线效率的方法：多匝小环，在环线

5、内插入磁芯 引向天线 1.引向天线的组成：有源振子、引向器、反射器 2.有源振子主要作用：提供辐射能量 3.引向器主要作用：引导能量 4.反射器主要作用：反射能量 5.振子 2 作为引向器还是反射器的电流相位条件：P90 6.无源振子的加入，对有源振子的影响：使有源振子的输入阻抗下降且随频率变化得更厉害 7.引向天线中选用半波折合振子作为有源振子，目的是获得较高的输入电阻，等粗细半波折合振子的输入电阻等于普通半波振子输入电阻的4 倍 8.平衡器是实现非平衡传输线平衡馈电的装置。9.天线与馈线连接的基本要求是：阻抗匹配、平衡馈电 电基本振子又称电流元其辐射场是球面波等相位面的形状辐射的是线极化波

6、传输的波的模式是横电磁波波沿传播方向电场磁场分量为媒质波阻抗自由空间电基本振子磁基本振子磁基本振子又称磁流元磁偶极子电基本振子归一化方向及相同辐射功率条件下某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度场强的平方和无方向性天线点源的辐射功率密度场强的平方之比电基本振子半波振子增益系数在同一距离及相同输入功率条件下某天线在最大辐射方向上的辐射功率密程度天线极化可分为线极化圆极化椭圆极化有效长度输入阻抗频带宽度有效接收面积是衡量接收天线接收无线电波能力的重要指标称振子中间馈电极化方式为线极化辐射场为球面波计算输入阻抗采用等值传输线法最终等效成具有一 第三章 1、在导线末端接匹配负载，则导线上载行波。天线上的

7、电流按行波分布的天线称为行波天线。P106 2、天线上的电流按驻波分布的天线称为驻波天线。3、行波天线与驻波天线的优缺点 行波天线 优点：（1）输入阻抗具有宽频带特性；（2）频率变化时输入阻抗近似不变;（3）能量反射小。缺点：部分能量被负载所吸收，天线效率低 驻波天线 优点：天线效率高 缺点：（1）输入阻抗有明显谐振特性，（2）工作频带较窄（3）能量反射大 4、为了增加行波单导线天线的增益，可以利用排阵的方法。例如菱形天线。P108 5、菱形天线在一只锐角端馈电，另一只锐角端接匹配负载，使得导线上形成行波电流。P108 6、菱形天线的最大辐射方向位于两锐角顶点的垂直平面内，指向终端负载的方向，

8、具有单向辐射特性。P109 7、菱形天线在水平平面内的最大辐射方向是从馈电点指向负载的长对角线方向。P109 8、菱形天线的四条边的辐射场在长对角线方向上是同相的。9、改进式菱形天线 P111 （1）双菱天线，改善菱形天线的特性参数 （2）回授式菱形天线，提高菱形天线的效率 10、螺旋天线采用的极化方式是圆极化。P115 11、圆极化波的性质 P116 （1）等幅旋转场 （2）辐射左旋圆极化波的天线只能接收左旋圆极化波 （3）当圆极化波入射到一个平面或球面上时，其反射波旋转反相。电基本振子又称电流元其辐射场是球面波等相位面的形状辐射的是线极化波传输的波的模式是横电磁波波沿传播方向电场磁场分量为

9、媒质波阻抗自由空间电基本振子磁基本振子磁基本振子又称磁流元磁偶极子电基本振子归一化方向及相同辐射功率条件下某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度场强的平方和无方向性天线点源的辐射功率密度场强的平方之比电基本振子半波振子增益系数在同一距离及相同输入功率条件下某天线在最大辐射方向上的辐射功率密程度天线极化可分为线极化圆极化椭圆极化有效长度输入阻抗频带宽度有效接收面积是衡量接收天线接收无线电波能力的重要指标称振子中间馈电极化方式为线极化辐射场为球面波计算输入阻抗采用等值传输线法最终等效成具有一第五章 1、缝隙天线：在波导或空腔谐振器上开出一个或数个缝隙以辐射或接收电磁波的天线。2、缝隙天线最终可以等效

10、成一个片状的、沿 Z 轴放置的、与缝隙等长的（磁对称振子）P137 3、理想缝隙天线与和它对偶的（电对称振子）为互补天线 P138 4、辐射缝隙：波导壁上所开的缝隙能切割电流线，波导内的传输功率通过缝隙向外辐射。非辐射缝隙：缝隙与电流线平行，缝隙不具有辐射能力 P139 5、辐射缝隙给波导内的传输带来的影响：（1）将传输的能量经过缝隙辐射出去（2）引起波导内等效负载变化 P140 6、波导可以等效为双线传输线，波导上的缝隙可以等效为和传输线（并联或串联的等效阻抗）P140 7、缝隙天线阵：为了加强缝隙天线的方向性（目的），在波导上按一定规律开出一系列尺寸相同的缝隙。8、缝隙天线阵主要有谐振式缝

11、隙阵、非谐振式缝隙阵、匹配偏斜缝隙阵。P142 9 微带天线：由导体薄片粘贴在背面有导体接地板的介质基片上形成的天线。P144 10、矩形微带天线的辐射主要由两条辐射边的缝隙产生。且辐射边的磁流是同向的。两条非辐射边的磁流是反对称分布的。P145 11、微带天线如何实现双频？利用激励多模、采用分层结构 P148 第六章 1、我国第三代移动通信采用的三种标准是：TD-SCDMA、CDMA2000、WCDMA 2、衡量手机辐射对人体安全性的重要指标是 SAR（电磁波能量吸收比值）3、根据天线相对于手机的位置可以分为外置式天线、内置式天线及其优缺点 4、相对于其他天线而言，手机天线设计的特殊要求是什

12、么？第七章 测向天线 1、测向天线中，实现测向的方法有幅度法测向、相位法测向和空间谱估计测向。2、测向天线分为最小信号测向和最大信号测向 3、最大信号测向优点：对微弱信号有测向能力 缺点：测向精度低 电基本振子又称电流元其辐射场是球面波等相位面的形状辐射的是线极化波传输的波的模式是横电磁波波沿传播方向电场磁场分量为媒质波阻抗自由空间电基本振子磁基本振子磁基本振子又称磁流元磁偶极子电基本振子归一化方向及相同辐射功率条件下某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度场强的平方和无方向性天线点源的辐射功率密度场强的平方之比电基本振子半波振子增益系数在同一距离及相同输入功率条件下某天线在最大辐射方向上的辐射功

13、率密程度天线极化可分为线极化圆极化椭圆极化有效长度输入阻抗频带宽度有效接收面积是衡量接收天线接收无线电波能力的重要指标称振子中间馈电极化方式为线极化辐射场为球面波计算输入阻抗采用等值传输线法最终等效成具有一第八章 1、面天线的基本辐射元：惠更斯元 2、分析面天线的辐射问题，通常采用口径场法 P179 即在空间上任一点的场，是包围天线的封闭曲面上各点的电磁扰动产生的次级辐射在该点的叠加结果。3、面积利用系数反映了口径场分布的均匀程度，分布越均匀，值越大；完全均匀分布时1 P182 4、喇叭天线由逐渐张开的波导构成。逐渐张开的过渡好处：（1）保证波导与空间的良好匹配 （2）获得较大的口径尺寸，以加

14、强辐射的方向性 P188 5、矩形喇叭天线，喇叭口径上场的相位分布为平方律。P189 6、抛物面天线由馈源和反射面构成，馈源位于抛物面焦点处。馈源的相位中心位于抛物面的焦点处，使口径得到等相位分布。P195 7、卡塞格伦天线由馈源、主反射面和副反射面构成；主反射面是抛物面，副反射面是双曲面，馈源位于副反射面的焦点。P202 8、卡塞格伦天线等效于焦距变长的抛物面天线。9、面天线的阴影效应：有一部分由反射面返回的能量被馈源重新吸收。（1）破坏了天线的方向图形状（2）降低了增益系数（3）加大了副瓣电平（4）破坏馈源与传输线的匹配 P203 10、喇叭抛物面天线的提出是为了克服阴影效应。第九章 1.

15、智能天线的思想：利用各用户信号空间特征的差异，采用阵列天线技术，根据某个接收准则自动调节各天线阵元的加权向量，达到最佳接收和发射，使得在同一信道上接收和发送多个用户的信号而又不互相干扰。2.智能天线的核心部分为波束形成器。波束形成器的核心是自适应信号处理器。3.智能天线分为两大类：自适应天线和多波束天线。4.智能天线实现同一信道上接收和发送多个用户信号而不发生相互干扰是利用各移动用户空间特征的差异，即空分多址。第十章 1.电波传播的主要方式：地面波传播、天波传播、视距传播（还有散射传播）2.地面波采用垂直极化，优点是传播信号质量好，缺点是频率越高，地面对电波吸收越严重。3.天波传播优点是能以较

16、小的功率进行远距离传播，缺点是由于电离层随机变化的特点，衰落现象严重。4.散射传播主要优点是距离远，抗毁性好，保密性强。5自由空间电波传播的计算 6.电波传播的主要通道：第一菲涅耳椭球 7.什么是电波绕射？P224 电基本振子又称电流元其辐射场是球面波等相位面的形状辐射的是线极化波传输的波的模式是横电磁波波沿传播方向电场磁场分量为媒质波阻抗自由空间电基本振子磁基本振子磁基本振子又称磁流元磁偶极子电基本振子归一化方向及相同辐射功率条件下某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度场强的平方和无方向性天线点源的辐射功率密度场强的平方之比电基本振子半波振子增益系数在同一距离及相同输入功率条件下某天线在最大辐

17、射方向上的辐射功率密程度天线极化可分为线极化圆极化椭圆极化有效长度输入阻抗频带宽度有效接收面积是衡量接收天线接收无线电波能力的重要指标称振子中间馈电极化方式为线极化辐射场为球面波计算输入阻抗采用等值传输线法最终等效成具有一8 为什么说电波波长越长，绕射能力越强？P224 第十一章 1.地面波采用垂直极化波。2.波前倾斜 P227 3.地面波传播特性 P230 4.不均匀性对地面波的影响 5.起飞着陆效应 P234 6.地面吸收基本规律 P235 第十二章 1.临界频率 P244 2.天波传播中，临界频率与电波能否反射有何关系？3.电离层吸收规律 P245 4.短波天波传播中，工作频率的选择原则

18、？P246 为什么在可能条件下频率尽量选择的高一些？5.什么叫衰落？短波天波传播中主要的衰落有哪些，各自产生的原因以及克服的一般方法？P249 6.分集接收的两重含义：分散传输、集合接收 7.静区 第十三章 1.视距传播是直接波与地面反射波的合成。2.为什么存在有效反射区？它是怎么确定的？在其他条件相同的情况下，有效反射区的大小和电波频率的关系如何？3.判断地面光滑与否的准则：瑞利准则 4.对流层对视距传播的影响：大气折射、大气衰减 5.什么是大气折射效应？有哪几种类型？第十四章 1.地面移动通信主要传播方式：视距传播 2.接收信号在时间上和地点上均有衰落 3.场强中值 P269 4.传播损耗

19、中值 5.按建筑物和森林密度与屏蔽程度，把传播路径的人为环境分为：市区、郊区、开阔区 6.HaTa公式是对 Okumura 预测曲线作了公式化拟合。7.地面移动通信接收场强常用的模型是 Okumura 模型 电基本振子又称电流元其辐射场是球面波等相位面的形状辐射的是线极化波传输的波的模式是横电磁波波沿传播方向电场磁场分量为媒质波阻抗自由空间电基本振子磁基本振子磁基本振子又称磁流元磁偶极子电基本振子归一化方向及相同辐射功率条件下某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度场强的平方和无方向性天线点源的辐射功率密度场强的平方之比电基本振子半波振子增益系数在同一距离及相同输入功率条件下某天线在最大辐射方向上的辐射功率密程度天线极化可分为线极化圆极化椭圆极化有效长度输入阻抗频带宽度有效接收面积是衡量接收天线接收无线电波能力的重要指标称振子中间馈电极化方式为线极化辐射场为球面波计算输入阻抗采用等值传输线法最终等效成具有一