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哈工大天线原理_马汉炎习题答案第一章1-1 试用对偶原理，由电基本振子场强式（1-5）和式（1-7），写出磁基本振子的场表示式。
对偶原理的对应关系为：E e ——H m H e ——-E m J ——J m ρ——ρm μ——ε ε——μ另外，由于ωεω=k ，所以有k ——k式（1-5）为+===-jkrr e jkr r Idl j H H H 11sin 200θλ?θ式（1-7）为= ??-+= ??+=--0111sin 211cos 22200002?θθεμλθεμπE e r k jkr r Idl j E e jkr r Idl E jkr jkr r 因此，式（1-5）的对偶式为+=-=-=--jkrmr e jkr r dl I j E E E 11sin 200θλ?θ式（1-7）的对偶式为= ??-+= ??+=--0111sin 211cos 22200002?θθμελθμεπH e r k jkr r dl I j H e jkr r dl I H jkr m jkr m r 结合I m dl =jωμ0IS有磁基本振子的场表示式为：+===-jkrr e jkr r IS E E E 11sin 2000θλωμ?θ= ??-+-= ??+=--0111sin 211cos 2220000020?θθμελωμθμεπωμH e r k jkr r IS H e jkr r IS j H jkr jkr r 可以就此结束，也可以继续整理为+===-jkrr e jkr r IS E E E 11sin 00002θεμλπ?θ=-+-=+=--0111sin 11cos 2222?θθλπθλH e r k jkr r IS H e jkr r IS j H jkr jkr r 1-3 若已知电基本振子辐射电场强度大小θηλθsin 20r IlE =，天线辐射功率可按穿过以源为球心处于远区的封闭球面的功率密度的总和计算，即sS d r P S=?∑),,(?θ，θθd d r ds sin 2=为面积元。
第五章 天线阵(5-1) 写出均匀直线式相控阵天线的方向性函数表达式？若阵元间距d=0.5l ，不出现栅瓣的最大扫描角m q 等于多少度？当希望波束在±45°范围内扫描时，各阵元间最大的馈电相位差为多少度？阵元间最大的馈电相位差为多少度？ 解：解： (1) 方向图函数为方向图函数为sin(/2)()sin(/2)N f y y y =，cos d y b q a =-(2)由公式由公式 1|cos |md lq <+得|cos |1m q <，00180m q <<(3) 由cos d y b q a =-＝0 得 0cos /2()127.26d rad a b q p ===(5-2) 有一均匀直线阵，设其间距d=0.65l 。
要求：①当为侧射时的主瓣宽度为o425.0=j ，确定单元数N ；②当波束指向偏离侧射方向25o时，确定相邻单元的馈电相位差a ；③若最大扫描角为偏离侧射方向±30o ，确定该阵列是否出现栅瓣； ④写出该阵列的归一化方向图函数。
解：(1) 当N 很大时，由主瓣宽度公式很大时，由主瓣宽度公式0.5251Llf =式中，L Nd = , 0.65d l =， 00.524f =得 21N =(2) 相邻单元的馈电相位差：相邻单元的馈电相位差：002cos 0.65sin 25 1.3sin 25m d pa b q l p l=××=××=(3) 最大扫描角为偏离侧射方向±30o ，060=m q0.65d l= ，10.6671c o s mq =+ 满足条件满足条件11c o s mdlq <+，所以，不出现栅瓣所以，不出现栅瓣(4) 阵列的归一化方向图函数为阵列的归一化方向图函数为sin()2()sin()2N F N y q y =， cos d y b q a =- (5-3) 某雷达的天线为6层、8行的同相水平天线，已知天线阵元为全波振子，阵元间距d=1.5m ，最低层离地面高度为2m 。
天线原理与设计习题集第一章 天线的方向图(1-1) 如图 1 为一元天线，电流矩为Idz ，其矢量磁位表示为? 0 Idz j r，A ze4 r试导出元天线的远区辐射电磁场 E, H 。
(电磁场与电磁波 P163)图 1-1 (a) 元天线及坐标系 (b) 元天线及场重量取向解：利用球坐标中矢量各重量与直角坐标系中矢量各重量的关系矩阵A r s i n c o s s i n s i n c oA x sA c o s c o s c o s s i n sA y i nAs i nc o s0 A z因 A x A y 0 ，可得A rA z cosA A z sinA 0E j A由远场公式H1 ?Er可得Idzj r(V/m) E j2 r sin eHj Idz sin e j r(A/m)2 rE r EH r H(1-2) 已知球面波函数ejr/ r ，试证其知足颠簸方程： 2 22121j r2j r 2证明：r 2 r ( rr )r 2 r [(1j r )e ] r e则22(1-3) 如图 2 所示为两副长度为 2 的对称线天线，其上的电流分别为平均散布和三角形散布，试采纳元天线辐射场的叠加原理，导出两天线的远区辐射场E , H ，方向图函数 f ( , ) 和归一化方向图函数F ( , ) ，并分别画出它们在yoz 平面和 xoy 平面内的方向图的表示图。
解： (1) 天线上电流为平均散布时I ( z)0I , l z l将对称振子分为长度为 dz 的很多小段，每个小段可看作是一个元天线，以下列图所示。
距坐标原点 z 处的元天线的辐射电场为dEj I ( z)dz sin e j R j I 0 dz sin e j R2 R 2 R作远场近似，对相位 R r z cos ，对幅度 1/ R 1/ r ，且 e jRe j r e j zcos ，得dEje jrj zcosdz2 sin I 0er则远区总场为这些元天线的辐射场在空间某点的叠加，用积分表示为lj rlj rj l cosj l coseI 0e j zcos dzI 0eeeEdEjsinl j sinl2 r2 r j cosj 60I 0e j r sinr式中方向图函数为： f ( ) sin( l cos ) j 60I 0 e j r f ( )cos rsin( l cos ) sin( cos ) sin |l / 2 sincos cos平均电流散布的对称振子，其最大辐射方向在侧向。
绪论单元测试1【单选题】(2分)天线辐射的能量存在的形式是【】A.传导电流B.交变电磁场C.恒定磁场D.恒定电场2【单选题】(2分)关于发射机与天线的阻抗问题的描述，的是【】A.二者之间必须阻抗匹配B.匹配的好坏可以用阻抗的模值来衡量C.工作频带之外可以不管阻抗是否匹配D.匹配的好坏将影响功率的传输效率3【单选题】(2分)下列关于天线的描述的是【】A.天线对接收电磁波的频率是有选择的B.天线必须是一个电磁开放系统C.发射天线必须和源匹配D.只要是空间电磁波均能被天线完全接收4【单选题】(2分)接收天线与发射天线的作用是一个（①）的过程，同一副天线用作发射和用作接收的特性参数是（②）的。
接收天线特性参数的定义与发射天线是（③）的。
上述三处空白应依次填入【】A.①可逆、②不同、③不同B.①可逆、②相同、③不同C.①互易、②不同、③相同D.①互易、②相同、③相同5【单选题】(2分)下列天线分类法不一致的是【】A.全向天线、螺旋天线、行波天线B.电视天线、广播天线、遥测天线C.长波天线、短波天线、中波天线D.半波振子、短振子、全波振子第一章测试1【单选题】(2分)全向天线的固定底座上平面应与天线支架的顶端平行，允许误差（）A.±10cmB.±11cmC.±15cmD.±12cm2【单选题】(2分)轴线为z轴的电基本振子，中心位于原点O；法矢量方向为z轴的小电流环，中心也位于原点O，则关于它们的E面和H面的叙述正确的是【】A.电基本振子H面为xoz，小电流环E面为xoyB.电基本振子E面为yoz，小电流环H面为xoyC.电基本振子H面为xoy，小电流环E面为xozD.电基本振子E面为yoz，小电流环H面为xoz3【单选题】(2分)电基本振子的辐射功率为PΣ=（①），辐射电阻RΣ=（②）。
上述两处空白应依次填入【】。
这里I为电流幅度，L为电流长度，λ为波长。
A.①60π2(IL/λ)2②120π2(L/λ)2B.①40π2(IL/λ)2②40π2(L/λ)2C.①80π2(IL/λ)2②80π2(L/λ)2D.①40π2(IL/λ)2②80π2(L/λ)24【单选题】(2分)有关自由空间中电基本振子的辐射场的说法正确的是【】A.波的传播速度为光速B.辐射方向上没有电场分量C.辐射远区场是均匀平面波D.波的传播方向上存在磁场分量5【单选题】(2分)下列说法正确的是【】A.磁导率的单位是S/mB.介电常数的单位是F/mC.电场强度的单位是N/mD.磁场强度的单位H/m6【单选题】(2分)下列哪个参数不是发射天线的电参数【】A.等效噪声温度B.输入阻抗C.有效高度D.增益第二章测试1【单选题】(2分)设对称振子总长度为2l，下列关于有效长度的计算正确的是【】。
绪论单元测试1【单选题】(2分)天线辐射的能量存在的形式是【】A.传导电流B.交变电磁场C.恒定磁场D.恒定电场2【单选题】(2分)关于发射机与天线的阻抗问题的描述，的是【】A.二者之间必须阻抗匹配B.匹配的好坏可以用阻抗的模值来衡量C.工作频带之外可以不管阻抗是否匹配D.匹配的好坏将影响功率的传输效率3【单选题】(2分)下列关于天线的描述的是【】A.天线对接收电磁波的频率是有选择的B.天线必须是一个电磁开放系统C.发射天线必须和源匹配D.只要是空间电磁波均能被天线完全接收4【单选题】(2分)接收天线与发射天线的作用是一个（①）的过程，同一副天线用作发射和用作接收的特性参数是（②）的。
接收天线特性参数的定义与发射天线是（③）的。
上述三处空白应依次填入【】A.①可逆、②不同、③不同B.①可逆、②相同、③不同C.①互易、②不同、③相同D.①互易、②相同、③相同5【单选题】(2分)下列天线分类法不一致的是【】A.全向天线、螺旋天线、行波天线B.电视天线、广播天线、遥测天线C.长波天线、短波天线、中波天线D.半波振子、短振子、全波振子第一章测试1【单选题】(2分)全向天线的固定底座上平面应与天线支架的顶端平行，允许误差（）A.±10cmB.±11cmC.±15cmD.±12cm2【单选题】(2分)轴线为z轴的电基本振子，中心位于原点O；法矢量方向为z轴的小电流环，中心也位于原点O，则关于它们的E面和H面的叙述正确的是【】A.电基本振子H面为xoz，小电流环E面为xoyB.电基本振子E面为yoz，小电流环H面为xoyC.电基本振子H面为xoy，小电流环E面为xozD.电基本振子E面为yoz，小电流环H面为xoz3【单选题】(2分)电基本振子的辐射功率为PΣ=（①），辐射电阻RΣ=（②）。
上述两处空白应依次填入【】。
这里I为电流幅度，L为电流长度，λ为波长。
A.①60π2(IL/λ)2②120π2(L/λ)2B.①40π2(IL/λ)2②40π2(L/λ)2C.①80π2(IL/λ)2②80π2(L/λ)2D.。
哈工大天线原理-马汉炎习题答案————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第一章1-1 试用对偶原理，由电基本振子场强式（1-5）和式（1-7），写出磁基本振子的场表示式。
对偶原理的对应关系为：E e ——H mH e ——-E mJ ——J mρ——ρmμ——εε——μ 另外，由于ωεω=k ，所以有k ——k式（1-5）为⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+===-jkr r e jkr r Idl j H H H 11sin 200θλϕθ式（1-7）为⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=--0111sin 211cos 22200002ϕθθεμλθεμπE e r k jkr r Idl j E e jkr r Idl E jkr jkr r 因此，式（1-5）的对偶式为⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-=-=--jkr m r e jkr r dl I j E E E 11sin 200θλϕθ式（1-7）的对偶式为⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=--0111sin 211cos 22200002ϕθθμελθμεπH e r k jkr r dl I j H e jkr r dl I H jkr m jkr m r 结合I m dl =jωμ0IS有磁基本振子的场表示式为：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+===-jkr r e jkr r IS E E E 11sin 2000θλωμϕθ ⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=--0111sin 211cos 2220000020ϕθθμελωμθμεπωμH e r k jkr r IS H e jkr r IS j H jkr jkr r 可以就此结束，也可以继续整理为⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+===-jkr r e jkr r ISE E E 11sin 00002θεμλπϕθ ⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=--0111sin 11cos 2222ϕθθλπθλH e r k jkr r IS H e jkr r IS j H jkr jkr r1-3 若已知电基本振子辐射电场强度大小θηλθsin 20rIl E =，天线辐射功率可按穿过以源为球心处于远区的封闭球面的功率密度的总和计算，即s S d r P S⋅=⎰∑),,(ϕθ，ϕθθd d r ds sin 2=为面积元。
第八章口径天线的理论基础(8-1) 简述分析口径天线辐射场的基本方法。
答：把求解口径天线在远区的电场问题分为两部分：①. 天线的内部问题；②. 天线的外部问题；通过界面上的边界条件相互联系。
近似求解内部问题时，通常把条件理想化，然后把理想条件下得到的解直接地或加以修正后作为实际情况下的近似解。
这样它就变成了一个与外部问题无关的独立的问题了。
外部问题的求解主要有：辅助源法、矢量法，这两种是严格的求解方法；等效法、惠更斯原理法、几何光学法、几何绕射法，这些都是近似方法。
(8-2) 试述几何光学的基本内容及其在口径天线设计中的应用。
答：在均匀的媒质中，几何光学假设能量沿着射线传播，而且传播的波前（等相位面）处处垂直于射线，同时假设没有射线的区域就没有能量。
在均匀媒质中，射线为直线，当在两种媒质的分界面上或不均匀媒质传播时，便发生反射和折射，而且完全服从光的反射、折射定律。
BAl nds=⎰光程长度：在任何两个给定的波前之间，沿所有射线路径的光程长度必须相等，这就是光程定律。
''PdA P dA=应用：①. 可对一个完全聚焦的点源馈电的天线系统，求出它在给定馈源功率方向图为P(φ,ξ)时，天线口径面上的相对功率分布。
②. 对于完全聚焦的线源馈电抛物柱面天线系统，口径上的相对功率分布也可用同样类似的方法求解。
(8-3) 试利用惠更斯原理推证口径天线的远区场表达式。
解：惠更斯元产生的场：(1cos)2SPj rSSPjEdE erβθλ-⋅=⋅+⋅⋅222)()(zyyxxrSSSP+-+-=r , >>D (最大的一边)推广到球坐标系：sin cossin sincosx ry rz rθφθφθ=⋅⎧⎪=⋅⎨⎪=⎩r=,S Sx y r<<c o s )S P r =sin cos sin sin S S r x y θφθφ≈-⋅-⋅sin (cos sin )(1cos )2j r j x y S SjE e E e dxdy r ββθφφθλ-⋅⋅+∴=+⋅⎰⎰(8-4) 试利用等效原理推证惠更斯面元的辐射场表达式。
天线原理与设计习题集解答_第34章第三章接收天线(3-1) 已知半波对称振⼦天线的有效长度e l =λ/π，试求其有效⾯积。
解：半波振⼦的有效⾯积：（P56 已计算出）1.64D =，220.134D S λλπ== (3-2) 两微波站相距r ，收发天线的增益分别为G r 、G T ，有效⾯积分别为S r 、S T ，接收天线的最⼤输出功率为Pr ，发射天线的输⼊功率P T 。
试求证不考虑地⾯影响时的两天线间的传输系数为 222)4(rS S G G r P P T T r T r T r λπλ=== 并分析其物理意义。
解： 24r r G S λπ?= , 24T T G S λπ=r 24TT r P P G S r π∴=222444r T r T r TP G S G G T P r r λπππ??===? 22222444r T r T T r S S S S G G r r r λπππλλ??=?=?=费⾥斯传输⽅程是说明接收功率r P 与发射天线输⼊功率T P 之间的关系的⽅程，传输系数T 与空间衰减因⼦2()4rλπ和收发天线的增益r G 和T G 成正⽐；或与收发天线的有效⾯积r S 和T S 成正⽐，与距离和⼯作波长的平⽅2()r λ成反⽐。
(3-3) 如图中的两半波振⼦天线⼀发⼀收，均处于谐振匹配状态。
接收点在发射点的θ⾓⽅向，两天线相距r ，辐射功率为P T 。
试问：1）发射天线和接收天线平⾏放置时收到的功率是否最⼤？写出表⽰式。
当60=θ°，r=5km ，P T =10W 时，计算接收功率。
2）计算上述参数时的最⼤接收功率，此时接收天线应如何放置？解：(1) 平⾏放置时接收到的功率不是最⼤。
半波天线的⽅向图函数为：cos cos 2()sin f πθθθ?=所以，在θ=60o的⽅向上⽅向性系数为：o 260120()80| 1.094473.1f D Rr θθ==== 利⽤费利斯传输公式o 2222r 60120()()()|44T T r T r f P P G G P r r R θλλθππ=??=??=222.0034r λπ??=? ??? (2) 最⼤接收功率为：222120(60)120(90)Pr 4T r r f f P r R R λπ=??? ?让接收天线的轴向与来波⽅向垂直。
第一章1-1 试用对偶原理，由电基本振子场强式（1-5）和式（1-7），写出磁基本振子的场表示式。
对偶原理的对应关系为：E e ——H m H e ——-E m J ——J m ρ——ρm μ——ε ε——μ另外，由于ωεω=k ，所以有k ——k式（1-5）为⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+===-jkrr e jkr r Idl j H H H 11sin 200θλϕθ式（1-7）为⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=--0111sin 211cos 22200002ϕθθεμλθεμπE e r k jkr r Idl j E e jkr r Idl E jkr jkrr 因此，式（1-5）的对偶式为⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-=-=--jkrmr e jkr r dl I j E E E 11sin 200θλϕθ式（1-7）的对偶式为⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=--0111sin 211cos 22200002ϕθθμελθμεπH e r k jkr r dl I j H e jkr r dl I H jkr m jkrm r 结合I m dl =jωμ0IS有磁基本振子的场表示式为：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+===-jkrr e jkr r IS E E E 11sin 2000θλωμϕθ ⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=--0111sin 211cos 2220000020ϕθθμελωμθμεπωμH e r k jkr r IS H e jkr r IS j H jkr jkrr 可以就此结束，也可以继续整理为⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+===-jkrr e jkr r IS E E E 11sin 00002θεμλπϕθ⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=--0111sin 11cos 2222ϕθθλπθλH e r k jkr r IS H e jkr r ISj H jkr jkr r 1-3 若已知电基本振子辐射电场强度大小θηλθsin 20r IlE =，天线辐射功率可按穿过以源为球心处于远区的封闭球面的功率密度的总和计算，即sS d r P S⋅=⎰∑),,(ϕθ，ϕθθd d r ds sin 2=为面积元。
试计算该电基本振子的辐射功率和辐射电阻。
【解】首先求辐射功率2222200240sin 2sin 24012401⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛==⎰⎰⎰∑λπϕθθλθηππππθIl d d r r Il dsE P S辐射电阻为222802⎪⎭⎫ ⎝⎛==∑λπl I P R注意：此题应用到了34sin 03=⎰θθπd 1-5 若已知电基本振子辐射场公式θηλθsin 20r IlE =，试利用方向性系数的定义求其方向性系数。
【解】方向性系数的定义为：在相同辐射功率、相同距离条件下，天线在某辐射方向上的功率密度S max （或场强E max 的平方），与无方向性天线在该方向上的功率密度S 0（或场强E 0的平方）之比。
首先求辐射功率2222200240sin 2sin 24012401⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛==⎰⎰⎰∑λπϕθθλθηππππθIl d d r r Il dsE P S令该辐射功率为604240220220r E r E P =⨯=∑ππ其中E 0是无方向性天线的辐射场强。
因此，可以求得22202400⎪⎭⎫ ⎝⎛=r Il E λπ所以方向性系数5.122max==E E D 1-6 设小电流环电流为I ，环面积S 。
求小电流环天线的辐射功率和辐射电阻表示式。
若1m 长导线绕成小圆环，波源频率为1MHz ，求其辐射电阻值。
电小环的辐射场幅度为：θηλπϕsin 2rISE =首先求辐射功率224222022160sin sin 24012401⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛==⎰⎰⎰∑λπϕθθλθηπππππϕIS d d r r IS dsE P S辐射电阻为42423202λπS I P R ==∑ 当圆环周长为1m 时，其面积为2m 41π=S ，波源频率为1MHz 时，波长为λ=300m 。
所以，辐射电阻为R Σ=2.4×10-8 Ω。
1-7 试证明电基本振子远区辐射场幅值E θ与辐射功率P Σ之间的关系为rP E θθsin 49.9∑≈ 【证明】电基本振子远区辐射场幅值θλπθηλθsin 60sin 20rIl r Il E ==根据题目1-3可知电基本振子辐射功率为2240⎪⎭⎫⎝⎛=∑λπIl P ， 所以πλ40∑=P Il代入到E θ表达式中可以得到：r P r IlE θππθλπθsin 4060sin 60⨯⨯==∑ 所以有：rP E θθsin 49.9∑≈ 1-9 试求证方向性系数的另一种定义：在最大辐射方向上远区同一点具有相同电场强度的条件下，无方向天线的辐射功率比有方向性天线辐射功率增大的倍数，记为max 0E E P P D =∑∑=【证明】方向性系数的定义为：相同辐射功率、相同距离条件下，天线在某辐射方向上的功率密度S max （或场强E max 的平方），与无方向性天线在该方向上的功率密度S 0（或场强E 0的平方）之比。
假设有方向性天线的辐射功率为P Σ，最大辐射方向的辐射场为E max ，无方向性天线的辐射功率为P Σ0，辐射场大小为E 0，则有如下关系：22004240r E P ππ⨯=∑=>22060rP E ∑= 如果有方向性天线的方向性系数为D ，则根据定义，当其辐射功率为P Σ时，有22max 60rDP E ∑=所以，当有E max =E 0时，则有0max 0E E P P D =∑∑=1-11 一个电基本振子和一个小电流环同时放置在坐标原点，如图示，若SI l I 212λπ=，试证明远区任意点的辐射场均是圆极化的。
【证明】如图示的电基本振子和小电流环的辐射场分别为：jkr e r lI jE -=θηλθsin 201 jkr e r SI E -=θηλπϕsin 022令A S I l I ==212λπ 则远区任一点辐射场为：jkr e r A a r A j a E -⎪⎭⎫⎝⎛+=θηλθηλϕθsin 2sin 200ρρρ这是一个右旋圆极化的电磁波。
1-13 设收发两天线相距r ，处于极化匹配和阻抗匹配的最佳状态，且最大方向对准。
若工作波长为λ，发射天线输入功率Ptin ，发射和接收天线增益系数分别为Gt 、Gr ，试证明接收功率为rt tin r G G P r P 2max 4⎪⎭⎫ ⎝⎛=πλ【证明】满足题设三条件的情况下，根据天线增益的定义，可以得到发射天线在接收天线处产生的辐射场的最大功率密度为t tinG r P S 2max 4π=接收天线的有效面积为r e G S πλ42=因此接收天线得到的最大接收功率为r t tin e r G G P r S S P 2max max 4⎪⎭⎫⎝⎛=⨯=πλ1-15 若干扰均匀分布于空间并从所有方向传到接收点，利用定向接收天线可以增大有用信号功率和外部干扰功率之比，试证明这一比值和天线的方向性系数成正比。
【证明】设定向接收天线的方向性函数为F(θ,φ)，方向性系数为D ，则有如下关系：⎰⎰=ππϕθθϕθπ202sin ),(4d d F D设干扰的平均功率流密度大小S n 为常数，一个以接收点为中心的，半径为r 的球面Σ包围了接收点，则接收点处天线接收到的功率P n 为不同方向面积微元通过的被接收的干扰的积分：Dr S d d F rS d d r F S dsF S P n n n n n 220222200224sin ),(sin ),(),(πϕθθϕθϕθθϕθϕθππππ====⎰⎰⎰⎰⎰∑设天线接收到的有用功率为P s ，则有用功率与干扰功率之比为s=P s /P n ∝D 。
第二章2-1 设对称振子臂长l 分别为λ/2，λ/4，λ/8，若电流为正弦分布，试简绘对称振子上的电流分布。
2-2 用尝试法确定半波振子、全波振子E 面主瓣宽度。
半波振子的方向性函数为θθπθsin cos 2cos )(⎪⎭⎫ ⎝⎛=F可以看出，该函数关于θ=0和θ=π/2对称，并且当θ=π/2时，F （θ）有最大值1，因此计算θ=π/4~π/2之间的值即可。
经过计算，当θ=51°时，F （θ）=0.708，因此，可以得到主瓣宽度为HPBW=2×（90-51）=78°全波振子的方向性函数为θθπθsin cos 2cos )(2⎪⎭⎫ ⎝⎛=F 可以看出，该函数关于θ=0和θ=π/2对称，并且当θ=π/2时，F （θ）有最大值1，因此计算θ=π/4~π/2之间的值即可。
经过计算，当θ=66.1°时，F （θ）=0.707，因此，可以得到主瓣宽度为HPBW=2×（90-66.1）=47.8°2-3 试利用公式（1-51），求半波振子、全波振子的方向性系数。
【解】公式（1-51）为∑=R f D 2max120 对于对称振子，f max =1-cos kl2-4试利用公式（1-85），分别求解半波振子和全波振子的有效面积。
【解】有效面积的公式为G S e πλ42= 利用2-3题的结论可以列出下表：2-5 试利用公式（2-24）或（2-25），求半波振子、全波振子的有效长度。
【解】公式（2-24）是采取以归算电流为输入电流计算的有效长度2tan kl l e πλ= 公式（2-25）是采用了归算电流为波腹电流计算的有效长度302∑=DR l e πλ2-6 已知对称振子臂长l=35cm ，振子臂导线半径a=8.625mm ，若工作波长λ=1.5m ，试计算该对称振子的输入阻抗的近似值。
已知对称振子臂长l =35cm ，a =8.625mm ，λ=1.5m ，则有：①利用公式（2-29）求得Z 0A =120×（ln2l /a -1）=120×[ln（2×350/8.625）-1]=408Ω，刚好介于图2-9的340和460之间。
②l/λ=0.233，根据图2-9的（a ）和（b ）可以分别查得：Z in =70+j0Ω，需要注意：这里的数字读取得很粗略。
还有一种方法：利用公式（2-32）进行计算。
首先计算l /（2a ）=20.3， l /λ=0.233，并利用公式（2-29）求得Z 0A =120（ln2l /a -1）=120×（ln2×350/8.625-1）=408Ω； 查图2-8，得n=1.05 查图2-5，R Σm =70Ω β=n2π/λ=2.1×π/λ利用公式（2-31）求得αA =0.753/λ,然后代入公式（2-32），最终求得Z in =69.4-21.4Ω。
