第3章 天线阵

第1章天线基础知识1.什么是电基本振子，电基本振子远区辐射场的特点？电基本振子是一段理想的高频电流直导线，其长度l 远小于波长λ，其半径a 远小于l ，同时振子沿线的电流I 处处等幅同相。

远区场特点：p4，包括大小关系、方向关系。

00060sin ,/==377jkr Il E j e H E r q j q m p q h h l e -==W ，对真空，2.远区场坡印廷矢量平均值计算公式(会计算)：p4。

与距离平方、波长平方成反比，与子午角正弦的平方成正比。

电基本振子远区辐射场的主要特性：(1) E θ、H υ均与距离r 成反比，成反比，辐射场的等相位面为辐射场的等相位面为r 等于常数的球面，E 、H 和S av 相互垂直，且符合右手螺旋定则。

(2)传播方向上电磁场的分量为零。

(3)E θ和H υ的比值为常数。

(4)E θ和H υ与sin θ成正比。

(5)辐射功率P r 正比于(Il/λ)2。

如果是近区，电场与磁场相差90度相位差。

3.电基本振子的辐射功率和辐射电阻公式(会计算，p5) 22240()r l P I p l =4.电基本振子和磁基本振子远区辐射功率比较对同样电长度的导线绕制成磁偶极子，在电流振幅相同情况下，远区的辐射功率比电偶极子小几个数量级。

磁基本振子的辐射场是根据电磁对偶性原理推得的。

5.天线的方向函数定义：p8 (,,)(,)60/E r f I rq j q j =归一化方向函数：max max(,)(,)(,)(,)E f F f E q j q j q j q j ==电基本振子的E 面归一化方向函数F (θ,φ)=|sin θ| ，H 面为圆。

6.E 面方向图与H 面方向图如何定义的？p9 E 面方向图：电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的平面；H 面方向图：磁场强度矢量所在并包含最大辐射方向的平面。

功率方向图(也有E 面和H 面之分)：Φ(θ,φ)=F 2(θ,φ) 半功率点波瓣宽度(3d B 波瓣宽度)2θ0.5E (E 面)或2θ0.5H （Ｈ面）。

第3章电视信号接收原理天线及高频调谐器3.1电视信号的接收原理※ 3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器3.3 高频调谐器3.3.1 高频调谐器的功能及性能要求3.3.2 高频调谐器的类型3.3.3 电子调谐高频头3.3.4 电视频道预置器3.1 电视信号的接收原理3.1.1 黑白电视机电路框图及显像过程1.黑白电视接收机的方框图伴音通道高频头中频通道视放行场扫描图3-1黑白电视机方框图黑白电视接收机整体电路结构可分为高频调谐器（高频头）、中频通道（中放）、伴音通道、视频放大（视放）、扫描电路和电源几部分。

高频头中频通道伴音通道亮度通道 行场扫描色度通道解码矩阵3.1 电视信号的接收原理彩色电视机的高频调谐器，中频通道、伴音通道、扫描电路与黑白电视机相同，仅仅是要求不同。

3.1.2 彩色电视接收机组成框图及信号接收过程彩色电视要兼容黑白电视，黑白电视机所具备的功能彩色电视机完全具备。

所不同的是彩色电视机还必须具有对色度信号和色同步信号的处理功能，如图3-2所示。

图3-2彩色电视机方框图3.1 电视信号的接收原理④ 行场扫描电路与黑白电视基本相同图3-2彩色电视机方框图3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器3.2.1 电视接收天线1. 天线的技术指标(1) 增益天线的增益是指在最大接收方向上接收到的信号电压（或功率）与基本半波振子天线在相同位置接收到的信号电压（或功率）的比值。

天线增益说明接收能力强弱。

（2）方向性天线对不同方向的信号具有不同的接收能力，称为天线的方向性。

（3）输入阻抗天线的输入阻抗，一般指天线处于谐振状态时的纯电阻值。

（4）通频带单频道电视天线通频带最少应在 8MH Z以上，多频道电视天线通频带应能覆盖所有接收频道。

天线通频带与制作天线的导体材料直径有关。

（b）二单元折合振子天线图 3‐3 天线方向图由图可见，水平放置的基本半波振子天线，并不是对任何方向来的信号都能同样接收的，实验表明，当信号电波的传送方向与水平放置的半波振子天线互相垂直时，接收到的信号最强，其它方向则较弱，当信号电波的传送方向与天线平行时，天线就会完全收不到。

第三章线天线线天线的尺寸都接近于工作波长的整数倍或半整数倍，也称谐振天线。

由于其电特性对于频率的变化很敏感，因而大多为窄带天线。

线天线形式有很多，本章主要介绍一些应用较为广泛的几种典型的线天线。

§1.水平对称天线（Horizontal Antenna）1.1 双极天线双极天线是水平架设的对称阵子天线，其结构简单，架设方便，易于维护，广泛用做短波天线，用于天波的传播。

1.1.1 双极天线的结构水平架设于地面上的双极天线，由对称双臂、支架和绝缘子构成，结构如下图所示。

两臂与地面平行，由单根或多股金属导线构成，导线的直径一般为mm 6~3。

两臂之间由绝缘子固定，并通过绝缘子与支架相连，支架距离阵子两端m 3~2。

支架的金属拉线每隔小于4λ的间距加入绝缘子，减小方向图失真。

1.1.2 双极天线的方向性下图为一架设于地面上的双极天线，架设高度为H ，天线臂长为l 。

坐标原点到观察点射线的仰角（与地面夹角）为∆，与y 轴夹角θ，方位角ϕ。

由图可以得到： ϕθsin cos cos ''∆===OPOA OP OP OP OA则有：ϕθ22sin cos 1sin ∆-=在分析水平天线的辐射场时，常将地面看成是理想导电地，地面对天线辐射性能的影响可用天线的负镜像来替代。

双极天线的方向函数为对称阵子元函数和其负镜像阵函数的乘积，即为：()()()()()∆∆--∆=∆⋅∆=∆sin sin 2sin cos 1cos sin cos cos ,,221kH klkl f f f g ϕϕϕϕ根据上式，可以画出双极天线的立体方向图。

固定天线架设高度4λ=H ，改变双极天线的臂长得到的立体方向图见图3.2（1）；固定双极天线的臂长，改变天线的架设高度得到的方向图如图3.2（2）所示。

λ5.0=l λ65.0=l λ25.0=l λ75.0=l λ0.1=l λ2.1=l 图3.2（1）方向图随臂长的变化双极天线的方向特性的分析：（1） 垂直平面方向图垂直平面是指垂直于地面并通过天线最大辐射方向的平面，即图3.1中0=ϕ的xoz 平面。

移动通信基站天线基本原理及选型原则讲义目录第一章天线的基本理论第二章分集技术第三章天线选型原则第一章天线的基本理论移动通信系统中，空间无线信号的接收和发射都是依靠基站天线来实现的。

因此，基站天线对移动通信网络来说，起着举足轻重的作用。

如果天线选择不好，或者天线的参数设置不当，都会直接影响到整个网络运行质量。

尤其在基站数量多，站距小，载频数量多的高话务量地区，天线选择及参数设置是否合适，对移动通信网络的干扰、覆盖率、接通率及全网服务质量有很大的影响。

一、天线主要的辐射单元•偶极子•喇叭•缝隙波导•印刷类（微带）二、阵列天线为了增强天线的方向性，提高天线的增益，得到所需要的辐射特性，把若干个相同的天线按一定的规律排列起来，并给予适当的激励，这样组成的天线系统称为天线阵。

组成天线阵的独立单元称为阵元或天线单元。

天线阵可分为线阵、面阵、立体阵以及共形阵。

三、天线的极化移动通信基站天线的极化主要有以下两种：1、垂直极化2、＋45°／－45°交叉极化四、天线的方向图天线的辐射电磁场在固定距离上随空间角(θ，φ)分布的图形称为方向图，方向图是三维立体图。

工程上通常用两个相互垂直的主平面内的方向图表示（即E面和H面）。

E面是通过最大辐射方向并与电场矢量平行的平面，H面是通过最大辐射方向并与磁场矢量平行的平面。

常用天线的方向图覆盖示意图：五、天线方向图参数•零功率点波瓣宽度：主瓣最大值两边两个零辐射方向之间的夹角。

•半功率点波瓣宽度：主瓣最大值两边场强等于最大场强的0.707倍的两辐射方向之间的夹角。

•副瓣电平：副瓣最大值与主瓣最大值之比，通常用dB表示。

•后瓣：与主瓣相反方向上的副瓣。

•前后比：主瓣最大值和后瓣最大值之比(dB)。

六、天线的增益在相同输入功率、相同距离条件下、天线在最大辐射方向上的功率密度与无方向性天线在该方向上的功率密度之比定义为天线的增益G i(单位dBi)，有时也以无耗半波振子的增益系数(1.64)作比较标准，记为G d(单位dBd)。

第 3 章 s 波段圆极化天线设计内容。

第3章介绍了S波段圆极化天线的设计内容。

S波段是无线通信中的一个频段，其频率范围一般为2-4 GHz。

在这个章节中，主要包括以下几个方面的内容：
1. 圆极化天线基础知识：首先会对圆极化天线的基本原理和特点进行介绍。

圆极化天线可以实现信号的旋转极化，具有抗多径衰落、抗干扰等优点，在通信系统中得到广泛应用。

2. 圆极化天线设计方法：接着会介绍S波段圆极化天线的设计方法。

其中包括天线结构的选择、参数的确定以及仿真和优化等步骤。

通过合理的设计方法，可以提高天线的性能。

3. 天线阵列设计：在某些应用场景下，需要使用天线阵列来实现更好的性能。

这部分内容会介绍S波段圆极化天线阵列的设计原理和方法，包括阵列结构的选择、阵元间距的确定等。

4. 圆极化天线的性能评估：最后还会介绍如何评估圆极化天线的性能。

包括辐射特性、驻波比、增益、波束宽度等指标的测试和分析方法。

通过学习这一章节的内容，读者可以了解S波段圆极化天线的设计原理和方法，掌握对其性能进行评估的技术手段，为实际应用中的天线设计提供参考和指导。