第四章 偶极子天线..ppt

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第四章 偶极子天线 (对称振子) 第一节 偶极子天线上的电流分布 赫芝偶极子,电流元: 短偶极子: 有限长度偶极子:偶极子天线,对称振子 一、偶极子天线 偶极子天线(对称振子):中点断开并接以馈电源的线性导体。 半波偶极子天线(对称振子):每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的天线。 辐射源:在馈电电源作用下,在偶极子天线振子上所建立的电流。 二、偶极子天线上的电流分布 假设: ,这时可忽略端面电流,即只有纵向电流 ; ,忽略间隙 内的位移电流所产生的辐射场。 几种典型偶极子天线上的电流分布 偶极子天线上电流分布的特点 振子的终端始终是电流的波节; 离终端?/4处为电流的波腹,再经?/4处为电流波节,依次重复; 在振子上的电流经过零值时,电流相位改变1800; 振子输入端的电流值由电长度l/ ?决定; 振子两臂相对应点的电流相等。 第二节 偶极子天线的辐射场和方向性函数 一、偶极子天线的辐射场 二、偶极子天线的方向性函数 半波偶极子天线( )和电流元的方向性图比较 半波偶极子天线( )在子午面内的方向性图 第三节 偶极子天线的辐射功率和辐射阻抗 一、偶极子天线的辐射功率 二、偶极子天线的辐射电阻 三、偶极子天线的辐射阻抗 第四节 偶极子天线的输入阻抗 第五节 偶极子天线的谐振长度和通频带 一、偶极子天线的谐振长度 偶极子天线的缩短效应 二、偶极子天线的通频带 把偶极子天线的辐射场的表达式代入求辐射功率的通式,即可得到对称振子的辐射功率: 根据辐射电阻的定义,有: 式中,c=0.5772 欧拉常数 辐射电阻与电长度 有关,而与振子的半径无关。 半波偶极子天线: 全波偶极子天线: 当考虑近区场时,辐射功率既有实部,又有虚部。实部产生辐射场,虚部产生储能场。对应地,辐射阻抗为: 输入阻抗: 天线的输入电压与输入电流之比。 一、输入阻抗的定义 二、输入阻抗的求解 测量得到 由辐射阻抗求输入阻抗 由等效传输线法求输入阻抗 由辐射阻抗求输入阻抗 振子的输入阻抗: 辐射功率: 设振子没有损耗,则 设天线振子上的电流近似按正弦规律分布,则 即: 注:上式不适用 的对称振子。这时, 利用等效传输线法求输入阻抗 步骤: 1)求出电流按正弦分布并以波腹点为参考的辐射电阻: 2)将辐射功率等效为振子上的欧姆损耗,这损耗均匀分布在振子上: 3)将振子等效为单位长度有损耗电阻 的终端开路传输线,则: 又, 4)用计算传输线输入阻抗的方法求振子的输入阻抗: 无损耗对称振子的平均阻抗为: 所以,对称振子的等效特性阻抗为: 称为对称振子的等效衰减常数。 当不考虑导线本身的电阻时, ? 偶极子天线的输入阻抗为: 当 和 时, 三、偶极子天线输入阻抗的特点 总结 当 时, 较小, 呈容性; 当 时, ; 当 时, 呈感性; 当 时, 最大; 当 l 继续增大,对称振子的输入阻抗重复上述规律,只是 和 逐渐减小。 天线谐振:当天线的输入电抗为零时,称天线发生了谐振。 偶极子天线的谐振长度:天线发生谐振时的长度。 偶极子天线的缩短效应:对称振子的长度小于?/4整数倍的现象。 * 偶极子天线是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线,单个半波偶极子可简单地独立使用或用作为抛物面天线的馈源,也可采用多个半波偶极子天线组成天线阵。 标准半波偶极子天线 实际偶极子天线 用于电视接收 用于宽带通信 2a l ? Z Iz 结论: 当 时,偶极子天线上的电流分布接近于正弦函数分布; 当 时 ,偶极子天线上的电流分布近似为: 在天线振子上取一小段 ,认为 上电流分布是均匀的,则 所产生的场为: 天线在M点产生的场是无数 在M点产生的场的积分: 代入: 得: M点离振子很远, 但 不成立, 又 振幅值: 上式的适用条件: 由 可知: 1) 与 无关,因此偶极子天线在赤道面内轴向对称,方向性图为一圆; 2)

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