天线原理第三章天线基本参数课程方案.ppt

简化结构可以表示为如下形式。 说明：等效电路中Z01为槽线同轴线部分的特性阻抗的2倍；Z02为开槽线的特性阻抗。ZA为天线的输入阻抗 Z01 Z02 Z01 等效电路的A参数矩阵如下： 输入阻抗为： 则驻波比为： 5 同轴渐变平衡变换器 同轴线渐变锥削式巴伦从固有的非平衡同轴线开始，随着往平衡端的移动，外导体切开一个槽，使内导体渐渐显露出来。外导体减小到与内导体相同的尺寸点，即实现了非平衡到平衡的变换。也可以制作成微带形式。 除以上四种平衡变换器之外，还有开槽式平衡变换器和同轴渐变对称变换器。 现在广泛应用于相控阵的贴片对称振子天线如下图所示。其平衡变换器称作“巴仑” Balun 是“平衡与非平衡”英文词组的缩写。这种天线的巴仑为对称振子背面的耦合微带结构，其带宽较宽。 例1:以电流元的辐射场为例，其场强方向图函数为 ，方向图如下所示。 电基本振子的方向图 求位于xy面的两个互相垂直交叉电基本在Z轴P电处的辐射场方向图，其中： 解： 其中： 在xoy面上： 设 ----电视发射天线的原理----水平面无方向性。 思考：如果 ，方向图？ 例： a 在 方向上 滞后于 90°相位，为左旋圆极化。 在 方向上为右旋圆极化。 b 在 面上任一方向 所以，线极化。 * * * 1.3.1 对称振子上的电流分布 对于中点馈电的对称振子天线，其结构可看作是一段开路传输线张开而成，如下图所示。 在图 c 坐标系下，单臂长为l的对称振子上的电流分布可近似写作 1.35 由此电流分布可见： ■当z ± l 时，天线两端的电流为零I ±l 0； ■当z 0，即为输入点电流：I 0 Imsin βl 。 如果对称振子的臂长很短 λ/50≤2l≤λ/10 ，其上电流分布可近似为三角形分布： 1.36 1.3.2 对称振子的远区辐射场和方向图 对称振子天线是最常用的天线形式之一。设对称振子的长度为2l，其上电流为正弦分布。求远区辐射场的分析步骤如下 : ■当z 0，且2l λ/2时，βl π/2，I 0 Im即馈电点电流为最大值. 此时天线上的电流为半波, 称为半波对称振子。 1 建立坐标系，如图所示，其上电流分布为 2 将对称振子分为长度为dz的许多小段，每个小段可看作是一个元天线，距坐标原点z处的元天线的辐射电场可由式 1.9 给出，并写作 3 作远场近似：对相位 对幅度 4 求总场。总场是这些元天线的辐射场在空间某点的叠加，用积分表示为 1.37 把正弦电流分布代入上式，并分成对两个臂的积分 1.38 5 求总场模值及方向图函数 模值为 1.39 方向图函数为 1.40 当2l 1.44λ时, 最大辐射方向为侧向 θm π/2 , 最大值为 1.41 此时的归一化方向图函数为 1.42 ■半波振子： 2l＝λ/2， βl π/2，fmax f θm 1, 1.43 返回 ■全波振子：2l＝λ，βl π，fmax f θm 2， 1.44 ■短振子：βl 1，把余弦函数表示成级数形式，有 1.45 1.46 考虑到馈电点的电流为Iin Imsin βl ≈Imβl，得短振子的辐射场为： 1.47 与基本振子天线的辐射场比较，两者形式上完全一样。这说明：一个长度为2l的短振子与一个长度为dz l的元天线 基本振子 等效。因为前者电流为三角形分布，后者电流为等幅分布。 前面给出的方向图函数F θ 为对称振子的E面方向图函数；H面方向图在垂直于振子轴的平面内为常数，即为一个圆。 由如下方向图函数可绘出三维方向图 半波振子三维方向图 2l＝λ/2 长度为2l＝5λ/4的对称振子三维方向图 由如下归一化方向图函数可绘出不同长度对称振子的E面方向图 由如下对称振子上的正弦电流分布表示，可绘出不同长度对称振子上的电流分布图 对称振子天线全长大于一个波长时，由于方向图出现花瓣，其方向性降低。全长等于一个波长时的方向性最强，但是馈电点处的电流为零，其输入阻抗为无穷大，难以匹配。因此，实际中一般多采用半波振子天线。 ★对称振子沿y轴放置情况 如下图所示。这种情况，辐射场将有Eθ和Eφ两个分量。此时的矢量位为 1.48 在球坐标系中，A的表示为 由式 1.2 且 得 采用远场近似：对幅度 对相位 及 由远场公式 1.49 天线上电流分布为 远区辐射场为 1.50 1.51 式中方向图函数为 1.52 若令天线轴与射线r的夹角为θy, 则 上式可写作 此式与放在z轴上的对称振子的方向图函数在形式上完全一样。类似地也可以得到放置在x轴上的对称振子的方向图函数。 1.53 【