第6章 天线辐射与接收的基本理论

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1、第第6 6章章 天线辐射与接收的基本理论天线辐射与接收的基本理论 通信系统根据传递信息的途径不同可分为两通信系统根据传递信息的途径不同可分为两大类有线通信、无线通信系统。天线是无线通信大类有线通信、无线通信系统。天线是无线通信系统中一个必不可少的重要设备。系统中一个必不可少的重要设备。发发 端端收收 端端电磁波电磁波发射天线发射天线产生电磁波产生电磁波接收天线接收天线接收电磁波接收电磁波6.1 6.1 概论概论天线具有如下基本功能：天线具有如下基本功能：1 1）开放结构）开放结构- -将导波能量尽可能多的转变为电磁波能将导波能量尽可能多的转变为电磁波能量量2 2）具有方向性）具有方向性- -使

2、电磁波尽可能集中于确定的方向上使电磁波尽可能集中于确定的方向上3 3）具有适当的极化）具有适当的极化- -能发射或接收规定极化的电磁波能发射或接收规定极化的电磁波4 4）具有足够的工作频带）具有足够的工作频带天线按照辐射元的类型可以分为两大类：天线按照辐射元的类型可以分为两大类：1 1）线天线）线天线由半径远小于波长的金属导线构成，由半径远小于波长的金属导线构成， 主要用于长波、中波、短波波段。主要用于长波、中波、短波波段。2 2）面天线）面天线由尺寸大于波长的金属或介质面构由尺寸大于波长的金属或介质面构 成，主要用于微波波段。成，主要用于微波波段。6.2 6.2 基本振子的辐射基本振子的辐射

3、1.1.电基本振子电基本振子zo2l2llIm0sin()IIt长度远小于波长长度远小于波长电流电流I I振幅均匀分布、相位相振幅均匀分布、相位相同的直线电流元同的直线电流元为线天线的基本组成部分，任意线天线可看成是为线天线的基本组成部分，任意线天线可看成是由一系列电基本阵子构成的。由一系列电基本阵子构成的。条件：条件：112krrk 1010倍以上即可倍以上即可sinsin42jkrjkrjkIljIlHeerr60sinsin2jkrjkrjIljIlEeerr 特性：特性：电基本振子的电磁能量沿电基本振子的电磁能量沿r r方向传播，说明远方向传播，说明远区场是一个沿着径向向外传播的横电磁

4、波区场是一个沿着径向向外传播的横电磁波TEMTEM，又称辐射场。又称辐射场。（1 1）辐射场）辐射场球面波球面波，即辐射场的强度与距离成反比，随着，即辐射场的强度与距离成反比，随着距离增大，辐射场减小。距离增大，辐射场减小。不同不同方向，辐射强度不同，即方向，辐射强度不同，即辐射具有方向性辐射具有方向性场量场量sin0,2对应轴向，无辐射对应轴向，无辐射对应垂直于轴向，辐射最强对应垂直于轴向，辐射最强表示能量的分配情况表示能量的分配情况0( )sin()E ttkrtrnr一一. .模型模型zo2l2llIMm0sin()MMIIt二二. .辐射场辐射场根据电磁对偶原理根据电磁对偶原理 代入电

5、流元辐射场代入电流元辐射场MeMeMIIHEDB 2.2.磁基本振子磁基本振子()sin2jkrMMeMjI lEHIIer 2sinsin22jkrjkrMMMjI ljI lEHeerr 三三. .辐射特性辐射特性 电流元电流元 沿沿 方向，方向， 沿沿 方向方向 eHeE不同：磁流元不同：磁流元 沿沿 方向，方向， 沿沿 方向方向MEMH两者的两者的E E、H H面互换面互换6.3 6.3 天线的电参数天线的电参数1.1.天线的方向图及其有关参数天线的方向图及其有关参数（1 1）天线方向图：指在离天线一定距离处，辐射场）天线方向图：指在离天线一定距离处，辐射场的相对场强（归一化模值）随方