天线原理第一章课程方案.ppt

第一章 绪论;天线概念 ;什么是天线？ 把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间…... 收集无线电波并产生电 磁信号;§1.1　天线概念 天线是无线系统的重要部件,它是现代信息社会的电子眼,顺风耳。 天线定义——用来辐射或接收电磁波的装置； 　　　　　一种导行波与自由空间波的转换器件或换能器。 天线的作用在于辐射和接收无线电波，然而能辐射或接收电磁波的东西不一定都能用作天线，因为效率可能很低。要有效地辐射或接收电磁波，天线在结构和形式上应满足一定的要求。;§1.2　天线简史 1、1887,赫兹(Heinrich Rudolf Hertz,1857-1894) 1831年法拉第(Michael Faraday,1791-1867)发现 1873年麦克斯韦(James Clerk Maxwell, 1831-1879)完成的电磁理论，由德国的赫兹首次在实验室证实。;2、1901,马可尼(Guglielmo marconi,1874-1937,1909年诺贝尔物理学奖) 1901年马可尼成功实现横穿大西洋(英国-加拿大) 的无线电通信。 位于英国Poldhu的发射天线由约50根斜拉导线组成,用悬于60米高的木塔间的钢索支撑。 位于加拿大Newfoundland的接收天线是200米长的导线,由风筝牵引。; 马可尼，享有“无线电之父”的美誉。在发明后，由于“共和国号”和“泰坦尼克号”海难事件，其发明表现在海事上的价值使马可尼被奉若神明。因为在无线电问世前，船舶在海上是完全孤立的，即使是岸上或临近船舶上的人也无法给予提醒。;3、雷达的发展 随着二战期间雷达的出现,无线电频谱才得到了更为充分的利用。战时的雷达催生了大批现代天线如巨大的反射面天线、相控阵雷达、透镜天线及波导缝隙天线阵。;4 . 移动通信 GSM900/1800： 824-960MHz/1710-1880 PCS通信系统的频段：1850MHz~1990MHz UMTS:1710-2170MHz 三大运营商制式（3G）： 电信：CDMA2000(FDD)825-835MHz ,870-880MHz 联通：WCDMA(FDD) 1920-2170MHz 移动：TD-SCDMA(TDD) 1880-1920MHz, 2010-2025MHz LTE(移动4G) 中国移动分别为1880?-1920?MHz、2320-2370?MHz 、2575-2635?MHz； 中国联通获得分别为2300-2320?MHz、2555-2575?MHz； 中国电信获得分别为2370-2390?MHz、2635-2655?MHz ; 移动通信天线类型;数值方法计算方法: 矩量法(Mothod of Moment MoM?、有限差分法(Finite Difference Method,FDM)、有限元法(Finite element Method, FEM)、几何绕射理论(Geometrical Theory of Diffraction,GTD)和物理绕射理论(Physical Theory of Diffraction,PTD)等的引入大大推进了天线技术的发展,促进了天线分析和设计技术的逐渐成熟。 现在天线的设计不再是修修补补(cut and try)的方法,已经跨入了一个整体系统级的设计阶段(各种计算软件CST、HFSS、FEKO等)。 ;§1.3　天线类型 为了满足不同的用途和要求，出现了种类繁多，形式多样，性能各异的天线。天线按波段、外形、工作原理、使用范围等分成不同种类。 用途：发射天线，接收天线，收发共用。 范围：通信，雷达，导航，测向，广播，电视 特性：方向——定向，全向； 波束——针形波束，扇形波束； 极化——线，圆，椭圆极化； 频带——宽带，窄带； 电流分布——行波，驻波。 形状：菱形，鱼骨形，环形，螺旋形，喇叭，反射面等;水平面 H面;1、线天线(Wire Antennas) 偶极子(Dipole)、单极子(Monopole)、环(Ring)和螺旋(Helix)天线等。 ;2、口径天线(Aperture Antennas) 矩形波导(Rectangular Waveguide)、角锥喇叭(Pyramidal Horn)、圆锥喇叭(Conical Horn)等 ;3、微带天线(Microstrip Antennas) 矩形贴片(Rectangular Patch)、圆形贴片(Circular Patch)