电磁场与微波技术第8章解读

第8章天线天线概述8.1动态位函数及其解8.2基本振子的辐射8.3电线的电参数8.4其他类型天线简要介绍8.7天线阵8.6对称振子天线8.58.1天线概述8.1.1天线的定义按照IEEE的定义，天线是用来发射或接收无线电波的装置。图8.1无线通信系统框图8.1.2天线的分类按天线适用的波段来分类，可以分为长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线等。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。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。8.1.3天线的研究方法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，辐射场也要用到叠加原理。8.2动态位函数及其解8.2.1动态标量位和动态矢量位（8.5）（8.7）ABtAE8.2.2动态位函数的方程（8.11）（8.12）222tJ222tAA8.2.3动态位函数的解（8.17）（8.18）drvrttr41,drvrttrJ4,A（8.21）（8.23）drerjkr41l-jkrdrIerl4A8.3基本振子的辐射8.3.1电基本振子的辐射场图8.2电基本振子jkrrjkrjkrrerrkjIlHHHEerjrkrkjIlEerjrkIlE232203201sin40001sin141cos241.近区场sin4sin4cos223030rIlHrIljErIljEr2.远区场jkrjkrjkrjkrerIljerkIljHerIljerIlkjEsin2sin4sin2sin4002图8.3电基本振子辐射的方向图3.中间区8.3.2磁基本振子的辐射场jkrjkrerSIHerSIEsin12sin2000图8.4小电流环及磁矩8.4天线的电参数1.天线的效率LinAPPPPP2.输入阻抗inininininjXRIUZ3.方向性函数和方向图归一化方向性函数maxmax,,,ffFE,E立体方向图可以完全反映出天线的方向特性。·E面方向图：电场矢量所在平面的方向图。·H面方向图：磁场矢量所在平面的方向图。（1）主瓣宽度（2）旁瓣电平（3）前后比图8.5主瓣宽度及旁瓣电平4.方向性系数22maxmaxavavEESSDdd200222maxsin,4FEEDav5.增益6.有效长度图8.6天线的有效长度7.极化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。8.频带宽度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，称为天线的工作频带宽度，简称为天线的带宽。8.5对称振子天线图8.7对称振子8.5.1对称振子的电流分布0sin0sinsinzlzlkIlzzlkIzlkIzImmm8.5.2对称振子的辐射场sincoscoscos,klklF图8.8对称振子电流分布及E面方向图8.5.3对称振子的辐射电阻和输入阻抗22mIPR8.6天线阵8.6.1二元阵与方向性乘积原理（8.61）（8.62）（8.63）jmeF1,2,,,2FFFar1,6011jkrareFrIjeE图8.9对称振子输入阻抗图8.10二元阵8.6.2均匀直线阵2sin2sin,11NFNEEE图8.11均匀直线阵8.7其它类型天线简要介绍8.7.1行波天线图8.12菱形天线8.7.2缝隙天线图8.13缝隙天线8.7.3微带天线图8.14微带天线8.7.4旋转抛物面天线图8.15旋转抛物面天线