天线理论第6章
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环测威官网:/接收天线以无线电,电视或无线电话信号的形式捕获电磁辐射。
在距接收天线一定距离处- 例如无线电台或电视台- 原始声音和/或图像被转换成电信号并通过发射天线发出。
这与接收天线相反,尽管两者可能看起来相同。
根据您发送或接收的信号频率以及发射和接收天线的方向,高度和功率等因素,需要调整天线的尺寸,形状和设计以获得最佳性能。
对于这种现象的简单示例,可以考虑典型AM / FM 无线电使用的两种不同天线。
对于88至108 MHz频率范围内的FM广播接收,大多数无线电都配备了一个外部安装的伸缩杆天线,可以旋转以最好地捕获FM电台。
然而,用于在540kHz至1.705MHz频率范围内进行AM广播接收的天线通常是位于内部的铁氧体棒,其上缠绕有细线。
基本思想是天线的设计受其意图接收的信号的影响。
环测威官网:/常见的天线理论为了更好地理解天线设计,了解以下常见的天线属性和理论是有帮助的。
∙方向性:天线设计中需要考虑的基本属性是天线的方向性- 或测量其辐射方向的指向。
理论上,全向天线具有零方向性,而发送或接收在一个方向上聚焦的信号的天线将具有更高的方向性。
∙通常,像偶极天线这样的较小的电天线具有较低的方向性。
对于具有高方向性的天线,可以考虑那些尺寸为几个波长的天线,如卫星或喇叭天线。
∙3DBF:三维波束成形- 或3DBF - 是一种在发送或接收信号时考虑仰角和方位角以确保最佳到达角度的方法。
在动态3DBF中,广播信号天线自动倾斜到预期用户的位置。
∙天线增益:天线增益表示天线在假设相同情况下与理想天线相比在特定方向上发送或接收的信号强度。
对于您知道信号始发方向的电视天线,您需要一个高增益天线。
但是,对于可以连接到任意数量卫星的移动GPS天线,您需要一个增益相对较低的天线。
第六章缝隙天线与微带天线§6.1 缝隙天线缝隙天线:开在波导或谐振腔上缝隙,用以辐射或接收电磁波。
6.1.1 理想缝隙天线理想缝隙天线:开在无限大、无限薄的理想导体平面上的直线缝隙,用同轴传输线激励。
For personal use only in study and research; not for commercial useFor personal use only in study and research; not for commercial use假设位于yoz 平面上的无限大理想导体平面上开有宽度为ω(λω<<)、长度2/2λ=l 的缝隙。
缝隙被激励后,只存在垂直于长边的切向电场,并对缝隙的中点呈对称驻波分布,其表达示为:()()[]y m ez l k E z E ˆsin --=m E ---缝隙中间波腹处的场强值。
缝隙相当于一个磁流源,由电场分布可得到等效磁流密度为:()[]()[]⎩⎨⎧<-->-=⨯-==0,ˆsin 0,ˆsin ˆ0x e z l k E x ez l k E E nJ z m z m z m等效磁流强度为:()[]()[]⎩⎨⎧<-->-=⋅=⎰0,sin 20,sin 2x z l k E x z l k E l d E I m m l m ωω 也就是说,缝隙可等效成沿Z 轴放置的、与缝隙等长的线状磁对称阵子。
根据对偶原理,磁对称阵子的辐射场可由电对称阵子的辐射场对偶得出。
对于电对称阵子,电流分布为:)(sin )(z l k I z I -=辐射场表达式:θθθsin )cos()cos cos(60kl kl r Ie j E jkr -=- ()()ϑϑπϕsin cos cos cos 2kl kl r Ie j H jkr -=- 由此得到0>x 半空间,磁对称阵子的辐射场为:()()ϑϑπωϕsin cos cos cos kl kl r e E j E jkr m m--=- ()ϑϑμεπωθsin cos cos cos klkl re E jH jkrm m-=- 在0<x 的半空间,电场和磁场的符号与上式相反。
6.1 天线6.1.1 天线的作用与地位无线电发射机输出的射频信号功率,通过馈线(电缆)输送到天线,由天线以电磁波形式辐射出去。
电磁波到达接收地点后,由天线接下来(仅仅接收很小很小一部分功率),并通过馈线送到无线电接收机。
可见,天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备,没有天线也就没有无线电通信。
天线品种繁多,以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。
对于众多品种的天线,进行适当的分类是必要的:按用途分类,可分为通信天线、电视天线、雷达天线等;按工作频段分类,可分为短波天线、超短波天线、微波天线等;按方向性分类,可分为全向天线、定向天线等;按外形分类,可分为线状天线、面状天线等;等等分类。
6.1.2 对称振子对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线,单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源,也可采用多个半波对称振子组成天线阵。
两臂长度相等的振子叫做对称振子。
每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子,称半波对称振子, 见图1.2 a 。
另外,还有一种异型半波对称振子,可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框,并把全波对称振子的两个端点相叠,这个窄长的矩形框称为折合振子,注意,折合振子的长度也是为二分之一波长,故称为半波折合振子, 见图1.2 b 。
6.1.3 天线方向性的讨论1 天线方向性发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去,基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。
垂直放臵的半波对称振子具有平放的“面包圈”形的立体方向图(图1.3.1 a)。
立体方向图虽然立体感强,但绘制困难,图1.3.1 b 与图1.3.1 c 给出了它的两个主平面方向图,平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。
从图1.3.1 b 可以看出,在振子的轴线方向上辐射为零,最大辐射方向在水平面上;而从图1.3.1 c 可以看出,在水平面上各个方向上的辐射一样大。
《天线理论与技术》教学大纲Antenna Theory and Technology第一部分大纲说明1. 课程代码:2. 课程性质:专业学位课3. 学时/学分:40/34. 课程目标:通过这门课的学习,使学生掌握天线的基础知识、常用天线的结构及分析方法。
配合相关软件的学习,最终使学生达到能够独立完成常用及新型天线的设计及改进方法。
5. 教学方式:课堂讲授、分组实验、分组专题报告与课堂讨论相结合6. 考核方式:考试7. 先修课程:电磁场与波、高频电子电路8. 本课程的学时分配表9. 教材及教学参考资料:(一)教材:宋铮,天线与电波传播,西安:西安电子科技大学出版社,2003年版(二)教学参考资料:1、John D. Kraus,天线(第三版),北京:电子工业出版社,2008年版2、Law & Kelton,Electromagnetics with Application ,北京:清华大学出版社,2001年版3、Warren L. Stutaman,天线理论与设计,北京:人民邮电出版社,2006年版4、卢万铮,天线理论与技术,西安:西安电子科技大学出版社,2004年版5、李莉,天线与电波传播,北京:科学出版社,2009年版第二部分教学内容和教学要求本课程讲授天线的基本理论和设计方法,主要内容有:天线的基本知识、常用天线的结构和分析方法、天线仿真与设计的常用软件、常用天线及新型天线的设计和改进方法。
第一章时变电磁场教学内容:1.1 麦克斯韦方程1.2 时变电磁场的边界条件1.3 波动方程与位函数1.4 位函数求解1.5 时变电磁场的唯一性定理1.6 时变电磁场的能量及功率1.7 正弦时变电磁场1.8 正弦时变电磁场中的平均能量与功率教学要求:本章是本课程的基础内容,讲授过程中注意和后续章节具体天线的分析和设计的结合。
教学建议:1.重点是麦克斯韦方程和时变电磁场的边界条件的分析方法。
2.讲授过程中注重讲授和后续章节内容的联系。