当前位置：文档之家 › 第8章 线天线

第8章 线天线

  • 格式：ppt
  • 大小：437.50 KB
  • 文档页数：24

下载文档原格式

  / 24

合集下载

8 天线

8 天线

构成的。
在电磁场理论中, 已给出了在球坐标原点O沿z轴
放置的电基本振子在周围空间产生的场为
z r
Pபைடு நூலகம்

l O y

x
电基本振子的辐射（各参数的方向、定义）
Il 2 j k jkr Er cos ( 3 2 )e 4 w 0 r r
Il 1 j k jk 2 jkr E sin ( 3 2 )e 4 w 0 r r r
方向函数
向函数
FE ( ) sin FH ( ) 1
，而H面即为xoy面，此面的方
，其图分别如下所示，
电基本振子E面方向图
电基本振子H面方向图
电基本振子的立体方向图
天线的方向图参数
实际的方向图比电基本振子的复杂的多，为了方便对各种天线
的方向特性进行比较, 我们引入一些特性参数。 主要有: 主瓣宽 度、副瓣电平、前后等。
峰值
- 3dB点
通常我们所说的65度、90度、120度天线，即是指该天线的水平
面半功率波束宽度为65度、90度、120度
(2) 副瓣电平
副瓣电平是指离主瓣最近且电平最高的第一副瓣 电平，是副瓣最大值和主瓣最大值之比，一般以分贝 表示。即； E
FSLL 20 lg
max 2
Emax
(dB)
最大值。
I O

y b x
磁基本振子的辐射
dl
8.3 天线的电参数
为了定量的衡量天线的性能，我们引入电参数的 概念。描述天线工作特性的参数称为天线电参数， 也叫电指标。我们用它来衡量天线把高频电流能量
转变成空间电波能量的能力和天线定向辐射的能力，
它们是正确设计或选择天线的基础和依据。

天线基础知识(全)PPT课件

天线基础知识(全)PPT课件
• 这时出现了分析天线公差的统计理论，发展了天线阵列的综合 理论等。
• 1957年美国研制成第一部靶场精密跟踪雷达AN/FPS-16，随后各 种单脉冲天线相继出现，同时频率扫描天线也付诸应用。
• 在50年代，宽频带天线的研究有所突破，产生了非频变天线理 论，出现了等角螺旋天线、对数周期天线等宽频带或超宽频带 天线。
天线的方向性
3/25/2020
7
Dept.PEE Hefei Normal
天线的方向性
3/25/2020
8
Dept.PEE Hefei Normal
天线的方向性
D=0.32 λ, S=0.25 λ, N=10
3/25/2020
9
Dept.PEE Hefei Normal
无线电电磁频谱
3Hz 30Hz 300Hz 3kHz 30kHz 300kHz 3MHz 30MHz 300MHz 3GHz 30GHz 300GHz 3THz 30THz 300THz
主 编：John D. Kraus
出版社：the McGraw-Hill Companies 出版时间：2002
《天线》
编著：[美]John D.Kraus Ronald J. Marhefka
出版社：电子工业出版社 2004年4月 第一版
《Radio Propagation for Modern Wireless Systems》
线电波来传递信号的，而无线电波的发射和接收都通过天线来完成。 因此天线设备是无线电系统中重要的组成部分。图1.和图2.指出了 天线设备在两种典型的无线电系统中的地位。
3/25/2020
11
Dept.PEE Hefei Normal
天线功能

天线原理课程知识点汇总及演示实验问题(2014春,II)

天线原理课程知识点汇总及演示实验问题(2014春,II)

天线原理课程知识点汇总【A——了解，B——理解，C——掌握（深刻理解，熟练应用）】附表1常见天线的方向性系数附表2三种常见的均匀直线阵波瓣特性及方向性系数D（Nd＞＞λ）附表3 口径场分布及其辐射特性附表4口径场相差对辐射的影响【例题1】 在给定了增益和工作波长的情况下，设计由理想导体制作的最佳喇叭天线的口径尺寸的求解过程如下：（1）首先确定喇叭波导的尺寸a 和b ，请写出单模传输时a 和b 与波长λ满足的关系： a<λ<2a λ>2b（2）确定了a 和b 以后，依次列写最佳喇叭所满足的两个关系式（不要求）：x x R D λ3=①y y R D λ2=②（3）根据给定的增益G 和工作波长λ，结合最佳喇叭的口面利用系数ν就可以确定D x 和D y 的关系式，请写出这个关系式：πνλ42GD D y x =（4）请写出ν的值：ν=0.51【例题2】 某圆锥喇叭天线A 口面直径为20cm ，工作波长为3.0cm ，H 面主瓣内的方向性函数可以用公式3||100()10F ϕϕ-=表示，φ以度为单位，取值范围|φ|≤5º。

若采用该喇叭A 作为发射天线，测试另一个口面直径为10cm 的相同波段的圆锥喇叭B 的方向图，请计算： [1]仅满足相位条件（接收天线中心和边缘处的最大相差不超过π/8）的最小测试距离； [2]仅满足幅度条件（接收天线中心和边缘处的最大幅度比不超过0.25dB ）的最小测试距离； [3]设发射天线A 的发射功率为10mW ，增益为23dB ，不计线缆损耗，若接收天线B 的口面利用系数为0.56，则B 天线按照[1]、[2]确定的最小测试距离摆放所能获得的最大接收功率是多少？ 【解】 [1] ()cm 6002221min =+=λD D r[2] 3||100()10F ϕϕ-=，|φ|≤5º，20lg ()0.6||0.25dB F ϕϕ=-≥- 4167.0||≤ϕ实际上要求)4167.0tan(2/min2 ≤r D ，得cm 5.687min ≥r [3]取r min =687.5cm ，t r t r G G r P P 2min 4⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=πλP t =10mW=10×10-3W ，G t =23dB=200， ν=0.56νλππ22244⎪⎭⎫ ⎝⎛=D G r∴P r =14.8 μW附图1 利用矢量网络分析仪、自动测试转台、辅助天线和计算机测试天线方向图和增益的基本原理框图演示实验问题汇总1、微波暗室包括吸收层和屏蔽层两部分组成，请回答这两部分是用什么材料实现的？2、请分析一下微波暗室的吸收层的工作原理。

第8章习题答案

第8章习题答案

Ee = j
60πI el e 60πI el e − jkr sin 900 e − jkr eϕ = j e eϕ λr λr
磁基本振子产生的辐射场为
I ml m Em = j sin θ e − jkr eϕ 2λ r
同样，由题设条件可得
x
Im 60πI el e I ml m = λr 2λ r Ie⊙ O
F (θ , ϕ ) = sin θ = 0.707
所以
θ = 45 0 、 135 0 、 225 0 、 315 0
取 θ = 45 ，则
0
5
2θ 0 E＝180 0 − 2 × 45 0 = 90 0
（2）磁基本振子的 E 面图为电基本振子的 H 面图， H 面图为电基本振子的 E 面图。所
第 8 章天线基础知识习题答案
8-1 如题 8-1 图所示基本振子如图放置在 Z 轴上，请解答下列问题： （1）指出辐射场的传播方向、电场方向和磁场方向。 （2）辐射的是什么极化的波？ （3）指出过 M 点的等相位面的形状。 （4）若已知 M 点的电场 E ，试求该点的磁场 H 。 （5）辐射场的大小与哪些因素有关？ （6）指出最大辐射的方向和最小辐射的方向。 x （7）指出 E 面和 H 面，并概画方向图。 解：当电基本振子放置于 Z 轴上时，其空间坐标如下图所示。 O ϕ
Ee = j
60πI el e sin θ e − jkr eθ λr
磁基本振子产生的辐射场为
I ml m I ml m − jkr 0 − jkr E = −j sin 90 e eα = − j e eα 2λ r 2λ r
m
由于两个天线在各自的最大辐射方向上远区同距离点产生的场强相等，则有

(天线技术)第8章缝隙天线和微带天线

(天线技术)第8章缝隙天线和微带天线
组装与固定
将切割好的导电材料与绝缘材料组装在一起，使用适当的粘合剂 或机械固定方式进行固定。
测试与调整
完成制作后，对缝隙天线进行测试和调整，确保其性能符合设计 要求。
05
微带天线的设计与实现
微带天线的设计方法
确定工作频率
根据应用需求，确定微带天线的工作频率。
设计贴片形状和尺寸
根据理论公式和仿真软件，设计出合适的贴 片形状和尺寸。
性能特点的比较
缝隙天线
结构简单、易于加工、成本低，但带 宽较窄，增益较低。
微带天线
体积小、重量轻、易于集成，具有宽 频带和多频段特性，但效率较低、功 率容量有限。
应用场景的比较
缝隙天线
广泛应用于通信、雷达、导航等领域，尤其适用于低成本、小型化要求较高的 场合。
微带天线
广泛应用于卫星通信、移动通信、电子战等领域，尤其适用于需要集成度高、 体积小的场合。
天线技术的未来展望
多样化应用场景
随着5G/6G通信、物联网、 智能终端等应用的普及， 天线技术的应用场景将更 加多样化。
创新性技术突破
未来天线技术将不断涌现 出新的理论和技术，推动 天线性能的不断提升和应 用领域的拓展。
绿色环保理念
随着社会对环保的重视， 天线技术将更加注重绿色 环保理念，推动可持续发 展。
缝隙天线的历史与发展
缝隙天线最早可以追溯到19世 纪末期，当时主要用于无线电
报通信。
随着技术的发展，缝隙天线 在20世纪得到了广泛的应用， 特别是在雷达、卫星通信无线通信技术的 快速发展，缝隙天线在移动通 信、WiFi通信等领域的应用也
越来越广泛。
02
微带天线概述
微带天线的定义
06

计算机网络基础第8章无线局域网与网络接入技术

计算机网络基础第8章无线局域网与网络接入技术
13
8.1.3 无线局域网的传输标准
1. IEEE 802.11b无线网络概述 1999年9月，电子和电气工程师协会（IEEE）批准 了IEEE 802.11b规范，这个规范也称为Wi-Fi。IEEE 802.11b定义了用于在共享的无线局域网（WLAN）中 进行通信的物理层和媒体访问控制（MAC）子层。在 物理层，IEEE 802.11b采用2.45 GHz的无线频率，最大 的位速率达11 Mbps，使用直接序列扩频（DSSS）传输 技术。
3
8.1 无线局域网
无线网络发展于有线网络的基础上，他的显著特点 是使网上的PC机具有可移动性，能够快速方便解决有 线方式难以实现的网络信道的联通问题。因而广泛适 用于需要可移动数据处理或无法进行物理传输介质布 线的领域。随着IEEE 802.11无线网络标准的制定与发 展，使无线网络技术更加成熟与完善，能够给用户提 供更加安全可靠、移动、高效、远距离的网络互联方 案，并已成功的广泛应用于众多行业如：金融证券、 教育、学校、大型企业、工矿港口、政府机关、酒店 、机场、军队、外企等。
16
8.1 无线局域网
2. IEEE 802.11标准中的物理层 在IEEE 802.11标准中规定了三种方法实现物理层： （1）跳频扩频FHSS。 （2）直接序列扩频DSSS。 （3）红外技术IR。
12
8.1 无线局域网
（2）无线AP（无线接入点）。在典型的WLAN环 境中，主要有发送数据和接收的设备，这称为接入点/ 热点/网络桥接器（Access Point：AP）。
无线AP是在工作站和有线网络之间充当桥梁的无线 网络节点，他的作用相当于原来的交换机或者是集线 器，无线AP本身可以连接到其它的无线AP，但是最终 还要接入有线网，这样来实现互联网的接入。

《微波与天线》PPT课件


8.2 阵列天线
多个天线按一定方式排列所构成的系统称为天线阵,分为直线阵(超级链接)、平面阵（超 级链接）、立体阵和园环阵（超级链接）等。目前该技术的最新应用：3G移动通信上的智能 天线和相控阵天线。
1. 二元阵的辐射场
设天线阵是由间距为d并沿x轴排列的两个相同的天线元所组成, 如图下图所示。 假设天线元的电流振幅相等, 但天线元2的电流相位超前天线元1的角度为ζ, 它们 的远区电场是沿θ方向的, 于是有：
z
r′
h dz
z
r
Im h
图 8- 1 细振子的辐射
图 8 – 2 开路传输线与对称振子
令振子沿z轴放置（图 8 - 1）, 其上的电流分布为 I(z)=Imsinβ(h-|z|)………………………..(第一章开路线的结论)
式中, β为相移常数, β=k= 的贡献为
在距中心2点为z处取电流元段dz, 则它对远区场 0 c
3） 主瓣宽度 当N很大时, 头两个零点之间的主瓣宽度可近似确定。令ψ01表示
第一个零点, 实际就是令上式中的m=1, 则
01
2 N
4) 旁瓣方位 旁瓣是次极大值, 它们发生在：
sin N 1 处，即
2
N (2m 1) ................(m 1,2,3,...)
2
2
第一旁瓣发生在m=1 即 ψ=±3π/N方向。
RΣ=73.1 (Ω) (与75欧同轴线几乎匹配) 将F（θ）代入式（6 -3 -8）得半波振子的方向系数:
D=1.64
(8 -1 -11)
方向图的主瓣宽度等于方程:
cos( cos )
F( ) 2
1
sin
2
（0°＜θ＜180°的两个解之间的夹角 ）

口径天线口径天线


第8章 口径天线
现在来归纳最佳喇叭的设计步骤： (1)规定在工作波长 λ 处预期的增益 G ，并规定连接波 导的尺寸 a 和 b 。 (2)采用 εap=0. 51 解出式( 8－37 )中的 A 。 (3)求出喇叭的其余尺寸：由式( 8－25 )求出 B ；由式 ( 8－30 )求出 R H ；由式( 8－31 )求出 R E ；由图 8.5 知 l2H = R21 + ( A / 2 )2 ，可解出 lH 。 (4)通过检验 R E 是否等于 R H ，看是否 s =0. 25 和 t =0. 375 。
第8章 口径天线
喇叭天线的许多应用，要求在某已知工作频率实现规定
的增益。通常使用最佳增益设计方法，因为对于给定的增益，
它会给出最短的轴向长度。下面推导单个设计方程，可以由
它确定给定增益的最佳喇叭结构。该步骤包括连接波导内尺
寸 a 和 b 以及喇叭尺寸。有三个条件必须满足：第一、二个 条件是 E 面和 H 面的相位误差必须与最佳性能关联；第三
其中， εap为 E 面和 H 面扇形喇叭天线的口径效率，把总相 位效率分解为分别由 E 面和 H面相位误差引起的两个因子， 则可将增益表示为
其中 G 0 表示没有误差影响，但包含口径渐削效率的增 益。通过计算扇形喇叭的方向性并扣除已知的渐削效率，就 能得到相位误差效率。这样处理的结果，作为误差参数 s 和 t 的函数，如图 8.5 所示。对最佳扇形喇叭， s =0. 25 和 t =0. 375 ，口径效率是最佳的。
喇叭口面上的电场分布为 角锥喇叭随尺寸方向图变化动画如图8.3所示
第8章 口径天线
图8.3 角锥喇叭随尺寸方向图变化动画
第8章 口径天线
3. 矩形喇叭的最佳尺寸

广播电视卫星数字传输技术：第八章 卫星地面站设备的安装、调整和维护

（ ） 雷针 的安装 ３避 卫 星电视接 收设 备 中的微 波 器 件 ， 受 电磁 场 的 易
《 中国有线电视》Ｑ璺年笫 １ 期 ２Ｑ ｌ
像机 ） 。如果接收机电源是 ２ ０Ｖ， ２ 可直接插人 ２０Ｖ ２
电源 板 。
干扰 ， 特别是场效应晶体管元件更易受电磁场干扰 ， 特
当接收机只允许 １０Ｖ时， １ 用户需备有 ２０ １０ ２／ １ Ｖ 交流稳压器或其他形式的电源变换器。 注意： 除室外设备的电缆插头座外 ， 调试完毕后 ，
ｍ， 记下方位离南极的偏角和俯仰角度） 。
天线座主轴应垂直于水平面 ， 最好用两台光学经 纬仪 同时监测 ， 精度高 、 速度快 ， 天线座支架底板 和齿 轮箱底板应与天线座底板在一水平面 内（ 水泥底座不 平度小于 ２ ｍ）否则天线转动时会出现受力不均、 ０ｍ ， 不灵活等现象 。天线座 、 两支架和方位齿轮箱的空间 位置必须按图纸要求装配。
动 光学 经 纬 仪 的俯 仰 轴 ， 地 面 一 点 ， 基 线 ， 找 作 即为
（） ６ 站内机房墙壁 、 天棚、 面必须用铜 网屏蔽 ， 地 并 与屏 蔽机 壳和 总 地 线 相 连 。 电缆 线 、 电源 线 应 从 铁 管中穿过 ， 其屏蔽层 （ 编织线、 金属外皮 ） 与接地铜皮
《 中国有线电视＞０ ８ １ ） ＞ ０ （ １ ２
ＣＨＩ ＧＩ Ｌ Ｃ ＮＡ ＤＩ ＴＡ ＡＢＩ Ｊ ＴＶ Ｅ
⑥
文章 编号 ：０ ７— ０ ２ ２ ０ ） １—１ １ ６ １０ ７ ２ （ ０ ８ １ ２５—０
・知 载 实识 ・ 用 连
中图分类号 ：Ｎ ４ ． Ｔ ９３３
（ ） 线座及 天 线 的安装 ２天
在安装调试 队未 到之前 ， 按 （ ） 明的办法和 应 １说 基建 图纸的要求 ， 先将 Ａ座 （ 见基建设计要求） 内的地 角螺钉浇铸到水泥底座 内（ 其余地角螺钉等正式安装 时定位置） 。注意 ： Ａ座内地角螺钉应均匀分布在南一 北线间 ， 它们的中心就在南一北线上 。采取上述步骤 ， 是 避免 固定 误差 的出现 ； 二是 调转 多个卫 星 时 ， 论 理

电磁场与电磁波第八章习题及参考答案

第八章 电磁辐射与天线8.1 由（8.1-3）式推导(8.1-4)及(8.1-5)式。

解)sin ˆcos ˆ(4θθθπμ-=-rrIdle A jkrρ (8.1-3) 代入A H ρρ⨯∇=μ1，在圆球坐标系ˆsin ˆˆsin 112θ∂ϕ∂∂θ∂∂∂ϕθθθμμrA A rr r rr A H r=⨯∇=ρρ)]cos ()sin ([4ˆ])([sin sin ˆ2r e e r r Idl A rA r r r jkr jkr r θθθπϕθθμθϕθ--∂∂--∂∂=∂∂-∂∂=可求出H ρ的3个分量为jkre kr kr j Idl k H -+=))(1(sin 422θπϕ (8.1-4) 0==θH H r将上式代入E j H ρρωε=⨯∇，可得到电场为H j E ρρ⨯∇=ωε1ϕθ∂ϕ∂∂θ∂∂∂ϕθθθωεH r rr r rr j sin 0ˆsin ˆˆsin 12=代入ϕH 得jkrr e kr kr j Idl k j E -+-=))(1)((cos 2323θπωε jkr e kr jkr kr j Idl k E --+=))()(1(sin 4323θπωεθ (8.1-5) 0=ϕE8.2 如果电流元yIl ˆ放在坐标原点，求远区辐射场。

解 解1 电流元yIl ˆ的矢量磁位为 jkr e rIl y A -=πμ4ˆρ 在圆球坐标系中jkry r e rIl A A -==πϕθμϕθ4sin sin sin sinjkry e rIl A A -==πϕθμϕθθ4sin cos sin cosjkry e rIl A A -==πϕμϕϕ4cos cos由A H ρρ⨯∇=μ1，对远区辐射场，结果仅取r1项，得jkre rIl jH -=λϕθ2cos jkre r Il j H --=λϕθϕ2sin cos根据辐射场的性质，E r ZH ρρ⨯=ˆ1得 jkre r Il jZ E --=λϕθθ2sin cosjkre r Il jZ E --=λϕϕ2cos解2 根据 jkR e RRl Id jH -⨯=λ2ˆρρ (8.1-13) RH Z E ˆ⨯=ρρ (8.1-14) ϕϕϕθθϕθcos ˆsin cos ˆsin sin ˆˆˆ++==r y lr Rˆˆ≈ ϕθϕθϕcos ˆsin cos ˆˆˆ+-=⨯rl ϕϕϕθθcos ˆsin cos ˆˆ)ˆˆ(--=⨯⨯r rl jkRer Idl j H -=λ2ρ)cos ˆsin cos ˆ(ϕθϕθϕ+- jkR erIdl jZ H -=λ2ρ)cos ˆsin cos ˆ(ϕϕϕθθ--8.3 三副天线分别工作在30MHz,100MHz,300MHz,其产生的电磁场在多远距离之外主要是辐射场。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

由公式8-1-4，可得：
Emax
60 I m r
30
P
15

I
2 m 0
0
2

F ( ) sin d d

I
2 m 0

F ( ) sin d
2
第8章 线天线
2、对称阵子的辐射电阻 由辐射电阻的定义（6-3-10）：
1 2 P I m R 2
2
c 3 108 2.5(m) 6 f 120 10
所以
0.6 0.24 2.5
h
第8章 线天线
查图 8 - 4 得 RΣ=65(Ω)
由式(8 -1 -14)得对称振子的平均特性阻抗为
2h Z 0 120 (ln 1) 454 .5() a
由h/a=60查图 8 - 6 得 n1=1.04
因而相移常数为
1.04 k 1.04
2

将以上RΣ、 Z 0 及β一并代入输入阻抗公式， 即
第8章 线天线
R Z in j Z 0 cot h 2 sin h
65 j 454.5 cot( .04 2 0.24) 1 2 sin (1.04 2 0.24)
Z 0 为对称阵子的平均特性阻抗；


为对称阵子的等效衰减常数； 为对称阵子的等效相移常数。
第8章 线天线
(1) 对称振子上的等效衰减常数α
由传输线的理论知, 有耗传输线的衰减常数α为
式中, R1为传输线的单位长度电阻。
R1 a 2Z 0

对于对称振子而言, 损耗是由辐射造成的, 所以对称振子的
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55 0.6
0.65
h/
0.25
0.3 0.35
0.4 0.45
0.5
0.5 =455Ω
2— Z 0 =405Ω 3— Z 0 =322Ω
4— Z 0=240Ω
图 8- 7对称振子的输入阻抗与h/λ的关系曲线
第8章 线天线
所以欲展宽对称振子的工作频带, 常常采用加粗振子直径 的办法。如短波波段使用的笼形振子天线就是基于这一原理。
2 (h z )
对称振子的沿线电流分布为
I ( Z ) I m sin
代入上式得

2 R R1 4 sin h 1 4 h h
第8章 线天线
(2） 对称振子的相移常数β 由传输线理论可知, 有耗传输线的相移常数β为

2

1 R1 2 [1 1 ( ) ] 2 2L1
② h/λ≈0.25时, 对称振子处于串联谐振状态, 而h/λ≈0.5时,
对称振子处于并联谐振状态, 无论是串联谐振还是并联谐振, 对称振子的输入阻抗都为纯电阻。但在串联谐振点（即 h=λ/4n1）附近, 输入电阻随频率变化平缓, 且Rin=RΣ=73.1Ω。 这就是说, 当h=λ/4n1时, 对称振子的输入阻抗是一个不大的纯 电阻, 且具有较好的频率特性, 也有利于同馈线的匹配, 这是半 波振子被广泛采用的一个重要原因。而在并联谐振点附 近,Rin= Z
造成波长缩短。振子导体越粗, 末端效应越显著, 波长缩短越
严重。 图 8 -7 是由MATLAB画出的对称振子的输入电阻Rin和输 入 电 抗 Xin 曲 线 , 曲 线 的 参 变 量 是 对 称 振 子 的 平 均 特 性 阻 Z0 抗 。
由图 8 - 7 可以得到下列结论:
① 对称振子的平均特性阻抗
第8章 线天线
二、对称振子天线上的电流分布 近似分析时，可将对称振子天线看成是终端开路的传输 线两臂向外张开而得到的。 其上的电流分布为： I ( z )
I m sin (h | z |)
第8章 线天线
三、对称振子天线的方向特性 1、方向函数
方向函数与 无关，因此在H面内的方向图为圆。
第8章 线天线
③随着电长度的增加，反向电流增加，在2h=1.5λ时，原来的 副瓣逐渐变成主瓣，而原来的主瓣则变成了副瓣。最大辐射方 向偏离了振子的垂直方向。 图中l=h
第8章 线天线
④在2h=2λ时，原主瓣消失变成同样大小的四个波瓣，振子垂 直方向根本没有辐射。
电长度影响电流分布，电流分布决定方向特性

全波振子：
2、方向特性与电长度的关系
第8章 线天线
①当振子长度在一个波长内时，E面方向图只有两个大波瓣， 没有小波瓣，其辐射最大值在对称振子的垂直方向，且振子越 长，波瓣越窄，方向性越强。 图中l=h
第8章 线天线
②当振子全长超过一个波长时，天线上出现反向电流，在方 向 图中出现副瓣，在2h=1.25λ时，与振子垂直方向的大波瓣两旁 出现了小波瓣。 图中l=h
式中, R1 和L1 分别是对称振子单位长度的电阻和电感。 导线半径a越大, L1越小, 相移常数和自由空间的波数k=2π/λ相
差就越大, 令n1=β/k, 由于一般情况下L1的计算非常复杂, 因此 n1通常由实验确定。
第8章 线天线
在不同的h/a值情况下, n1=β/k与h/λ的关系曲线如图8 -6 所示。公式和图 8 -6都表明, 对称振子上的相移常数β大于自
在E面内的方向性与电长度（
cos( h cos ) cos h F ( , ) sin
2h
）有关。
半波振子：
2h 0.5 2h
cos( cos ) 2 F ( , ) sin
1 cos( cos ) F ( , ) sin
1 h 2h Z0 z0 ( z)dz 120(ln 1)() h a
第8章 线天线
4、对称阵子的输入阻抗
sh2 h sin 2 h sh2 h sin 2 h Zin Z 0 jZ 0 ch2 h cos 2 h ch2 h cos 2 h
单位长度电阻即是其单位长度的辐射电阻, 记为RΣ1, 根据沿线 的电流分布I(z), 可求出整个对称振子的等效损耗功率为
PL
对称振子的辐射功率为
h
0
1 2 I ( Z ) R1dz 2
1 2 P I m R 2
第8章 线天线
因为PL就是PΣ, 即PL=PΣ, 故有

h
0
1 2 1 2 I ( z ) R1dz I m RZ 2 2
第8章 线天线
四、对称振子天线的阻抗特性 1、对称阵子的辐射功率
辐射功率的物理意义：以天线为中心，在远区范围内的一
个球面上，单位时间内所通过的能量。辐射功率的表示式为： 由公式6-3-7，可得：
P

P
r Emax 240
2
2
0 0
2
2
F ( ) sin d d
2
远区
SdA
2 0
/ R , 这是一个高阻抗, 且输入阻抗随频率变化剧
烈, 频率特性不好。
第8章 线天线
按以上公式计算对称振子的输入阻抗很繁琐, 对于半波振 子, 在工程上可按下式作近似计算:
R Z in j Z 0 cot h 2 sin h
例、设对称振子的长度为2h=1.2 (m), 半径a=10mm, 工作 频率为f=120MHz, 试近似计算其输入阻抗。 解: 对称振子的工作波长为
第8章 线天线
n1 1 .3
1 .2
1 .1
h ＝6 0 a
h ＝1 0 a h ＝2 0 a h ＝4 0 a
1 .0
0
0 .2
0 .4
0 .6
h/
图 8 – 6 n1=β/k与h/λ的关系曲线
第8章 线天线
② 由于振子导体有一定半径, 末端分布电容增大（称为末 端效应）, 末端电流实际不为零, 这等效于振子长度增加, 因而
6 j1.1()
第8章 线天线
实验题目：（总成绩10%）
1、利用matlab绘制电基本阵子E面方向图和空间立体方向图。 2、利用matlab绘制对称阵子天线E面方向图及空间立体方向图 （阵子电长度自取）。
Z0
越低, Rin和Xin随频率的变
化越平缓, 其频率特性越好。
第8章 线天线
Rin / 1200 1000 800 600 400 200 0 0.2 500
Xin /
1 2 3 4
400 300 200 100 0 －100 －200 －300 －400 －500 0.2
1 2 3 4
0.25 0.3
可得辐射电阻为
R 60 F ( ) sin d
0

第8章 线天线
3、对称阵子的特性阻抗 均匀双导体传输线的特性阻抗沿线不变，为：Z0 120ln D a 其中D为两导线间的距离，a为导体半径。
对称阵子天线元之间的距离是可变的，z处特性阻抗为：
2z ，沿z轴取平均值可得平均特性阻抗为： Z0 ( z) 120ln a
第8章 线天线
第8章 线天线
线天线的定义： 横向尺寸远小于纵向尺寸并小于波长的细长结构 的天线称为线天线。
广泛应用于通信、雷达等无线电系统中。
第8章 线天线
8.1 对称振子天线
一、对称振子天线的结构
对称振子天线是由两根互
成180°、粗细和长度都相同的 导线构成，中间为两个馈电端。 结构简单、应用广泛。 对称振子的辐射场可以通 过电基本振子的辐射场沿导线 积分近似得到。
由空间的波数k, 亦即对称振子上的波长短于自由空间波长, 这 是一种波长缩短现象, 故称n1为波长缩短系数。

n1 k a

式中, λ和λa分别为自由空间和对称振子上的波长。