方向性与方向图,85线天线与天线阵

天线方向图的特征参数与天线的方向图作图
 天线方向图又叫辐射方向图（radiation pattern）、远场方向图（far-field pattern）。

从方向图上面不能得到天线增益，由方向图得到的是方向系数。

天线增益=方向系数* 天线效率。

所以方向系数大于增益是肯定的。

 天线增益主要是通过方向图的测试而表现出来。

这里有很多的种测试方向图的测试系统。

也就是暗室。

而在暗室的测试出来的结果，也只是一种和理想对称振子比较的的结果。

都知道理想对称振子的增益为2.15dB。

这样就可以根据测试电平的高低来计算出天线的增益。

G=D*N%.而天线的效率一般情况下是没有百分百的，所以G<d 。

在计算天线的方向系数D是，通常所采用的就是根据方向图上面表现出来的主瓣的波瓣宽度计算，如半功率波瓣宽度，也就是电平下降3dB是的波瓣宽度。

 天线增益：
 天线增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。

它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。

增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。

天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信。

【天线及天线程式】天线是在无线电收发系统中，向空间辐射或从空间接收电磁波的装置。

是无线电通信系统中必不可少的部分。

由于各种设备要求采用的波段不同，天线的设计也就不同，不同用途的天线需要设计成各种样式，就是我们通常称的天线程式。

如在长、中、短波段，一般用导线构成天线，有T形、倒L形、环形、菱形、鱼骨形、笼形天线等。

在微波波段，用金属板或网制成喇叭天线，抛物面天线，金属面上开槽的裂缝天线，金属或介质条排成的透镜天线等。

天线有五个基本参数：方向性系数、天线效率、增益系数、辐射电阻和天线有效高度。

这些参数是衡量天线质量好坏的重要指标。

【天线的方向性】是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。

它的这种能力可采用方向图，方向图主瓣的宽度，方向性系数等参数进行描述。

所以方向性是衡量天线优劣的重要因素之一。

天线有了方向性，就能在某种程度上相当于提高发射机或接收机的效率，并使之具有一定的保密性和抗干扰性。

【方向性图】方向性图是表示天线方向性的特性曲线，即天线在各个方向上所具有的发射或接收电磁波能力的图形。

实用天线处在三度几何空间中，所以，它的方向性图应该是个立体图。

在这个立体图中，由于所取的截面不同而有不同的方向性图。

最常用的是水平面内的方向性图（即和大地平行的平面内的方向性图）和垂直面内的方向性图（即垂直于大地的平面内的方向性图）。

有的专业书籍上也称赤道面方向性图或子午面方向性图。

【波瓣宽度】有时也称波束宽度。

系指方向性图的主瓣宽度。

一般是指半功率波瓣宽度。

由图（18）可以看出A、Aˊ点至O点间的夹角，称主瓣角宽度。

当L/λ数值不同时，其波瓣宽度也不同。

L/λ比值增加时，方向图越尖锐，但当（L/λ）＞0.5时，除了与振子轴垂直的方向有最大的主瓣外，还可能出现付瓣。

因此，波瓣宽度越小，其方向性越强，保密性也强，干扰邻台的可能性小。

所以，对于超短波，微波等所用的天线，登记主瓣宽度这一指标，是十分重要的。

【方向性系数】方向性系数是用来表示天线向某一个方向集中辐射电磁波程度（即方向性图的尖锐程度）的一个参数。

天线方向性天线方向性 (from互动百科)天线向各个方向辐射或接收电磁波相对强度的特性。

对发射天线来说，天线向某一方向辐射电磁波的强度是由天线上各点电流元产生于该方向的电磁场强度相干合成的结果。

如果把天线各个方向辐射电磁波的强度用从原点出发的矢量长短来表示，则将全部矢量终点连在一起所构成的封闭面称为天线的立体方向图，它表示天线向不同方向辐射的强弱。

任何通过原点的平面与立体方向图相截的轮廓线称为天线在该平面内的平面方向图。

工程上一般采用主平面上的方向图来表示天线的方向性，而主平面一般是指包含最大辐射方向和电场矢量或磁场矢量的平面。

例如图1表示电流均匀分布的元天线的方向图。

图1a是立体方向图，图1b、图c分别是包含天线轴和垂直于天线轴的两个主平面上的方向图。

天线方向性不同天线有不同的方向图。

有些天线的方向图呈现许多花瓣形状（图2）,一般由一个主瓣和若干个旁瓣（或称副瓣）组成。

天线方向性用电场或磁场强度来表示辐射强度的方向图称为场强方向图；用功率密度的大小来表示的称为功率方向图。

在功率方向图的主瓣中，功率降到主瓣最大值一半的两点所张的夹角称为主瓣的半功率点宽度(简称主瓣宽度)，用它可以表示天线集中辐射的程度。

主瓣宽度越小，表示天线的辐射能量越集中在天线的最大辐射方向。

方向图中的最大旁瓣(通常是邻近主瓣的第一旁瓣)与主瓣最大值的比值称为旁瓣电平，通常用分贝(dB)来表示。

例如，在功率方向图中另外一个表示天线集中辐射程度的参量是天线的方向性系数或天线增益。

向各方向均匀辐射的理想点源天线称为均匀辐射器并用作比较基准。

天线方向性系数的定义是：在总辐射功率相同的情况下，天线在最大辐射方向的辐射功率密度P与均匀辐射器在该方向的辐射功率密度P0的比值，通常以D来表示天线增益的定义是:在总输入功率相同的情况下,天线在最大辐射方向的辐射功率密度P与均匀辐射器在该方向的辐射功率密度P0的比值，通常以G来表示天线的辐射效率η是总辐射功率与总输入功率之比,所以如果理想均匀辐射器辐射效率为100％，则天线的增益与其方向性系数的关系为G＝ηD。

实验四、电波天线特性测试一、实验原理天线的概念无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线输送到天线，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。

选择合适的天线天线作为通信系统的重要组成部分，其性能的好坏直接影响通信系统的指标，用户在选择天线时必须首先注重其性能。

具体说有两个方面，第一选择天线类型；第二选择天线的电气性能。

选择天线类型的意义是：所选天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求；选择天线电气性能的要求是：选择天线的频率带宽、增益、额定功率等电气指标是否符合系统设计要求。

天线的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。

天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力，这就是天线的方向性。

衡量天线方向性通常使用方向图，在水平面上，辐射与接收无最大方向的天线称为全向天线，有一个或多个最大方向的天线称为定向天线。

全向天线由于其无方向性，所以多用在点对多点通信的中心台。

定向天线由于具有最大辐射或接收方向，因此能量集中，增益相对全向天线要高，适合于远距离点对点通信，同时由于具有方向性，抗干扰能力比较强。

垂直放置的半波对称振子具有平放的“面包圈”形的立体方向图。

立体方向图虽然立体感强，但绘制困难，平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。

天线的增益增益是天线的主要指标之一，它是方向系数与效率的乘积，是天线辐射或接收电波大小的表现。

八木天线的方向图及阻抗匹配和极化匹配一、实验原理（1）八木天线是由一个有源振子(一般用折合振子)、两个无源振子：反射器（长的）和若干个无源引向器（短的）平行排列而成的端射式天线。

主瓣方向由有源振子指向引向器。

引向器略短于二分之一波长，主振子等于二分之一波长，反射器略长于二分之一波长，两振子间距四分之一波长。

此时，引向器对感应信号呈“容性”，电流超前电压90°;引向器感应的电磁波会向主振子辐射，辐射信号经过四分之一波长的路程使其滞后于从空中直接到达主振子的信号90，恰好抵消了前面引起的“超前”，两者相位相同，于是信号迭加，得到加强。

反射器略长于二分之一波长，呈感性，电流滞后90°，再加上辐射到主振子过程中又滞后90°，与从反射器方向直接加到主振子上的信号正好相差了180，起到了抵消作用。

一个方向加强，一个方向削弱，便有了强方向性。

发射状态作用过程亦然。

（2）阻抗匹配天线的一个重要特征，那就是“输入阻抗”。

在谐振状态，天线如同一只电阻接在馈线端。

常用馈线阻抗为50Ω，如果天线输入阻抗也是50Ω，那就达到了“匹配”，电台输出的信号就能全部从天线上发射出去；如果不“匹配”，一部分功率就会反射回电台的功放电路。

阻抗完全匹配才能达到最大功率传输。

不匹配时，发射机发射的电波将有一部分反射回来，在馈线中产生反射波，反射波到达发射机，最终产生为热量消耗掉。

接收时，也会因为不匹配，造成接收信号不好。

完全匹配，将不产生反射波，这样，在馈线里各点的电压振幅是恒定的。

阻抗完全匹配才能达到最大功率传输。

（3）极化匹配收、发信双方保持相同"姿势"为好。

振子水平时，发射的电波其电场与大地平行，称"水平极化波"，振子与地垂直时发射的电波属"垂直极化波"。

收发双方应该保持相同的极化方式。

二、实验目的1、学习测量八木天线方向图方法2、测量八木天线在阻抗匹配条件下的反射系数3、研究在不同极化方式下的八木天线的功率变化。