西安电子科技大学出版社：21世纪高等学校电子信息类系列教材《微波技术与天线》课程教学资源（PPT课件讲稿）第8章 线天线

第8章线天线 第8章线天线 8.,1对称振子天线 8,2阵列天线 8.3直立振子天线与水平振子天线 84引向天线与电视天线 8.5移动通信基站天线 8.6螺旋天线 8.7行波天线 8.8宽频带天线 8.9缝隙天线 8.,10微带天线 8,11智能天线 返回主目录

第8章 线天线 8.1 对称振子天线 8.2 阵列天线 8.3 直立振子天线与水平振子天线 8.4 引向天线与电视天线 8.5 移动通信基站天线 8.6 螺旋天线 8.7 行波天线 8.8 宽频带天线 8.9 缝隙天线 8.10 微带天线 8.11 智能天线 第8章 线天线 返回主目录

第8章线天线 第8章线天线 81对称振子天线 对称振子天线是由两根粗细和长度都相同的导线构成,中 间为两个馈电端,如图8-1所示。这是一种应用广泛且结构 简单的基本线天线。假如天线上的电流分布是已知的,则由电 基本振子的辐射场沿整个导线积分,便得对称振子天线的辐 射场。然而,即使振子是由理想导体构成,要精确求解这种几 何结构简单、直径为有限值的天线上的电流分布仍然是很困 难的。实际上,细振子天线可看成是开路传输线逐渐张开而成 如图8-2所示。当导线无限细时(la→o,a为导线半径),张 开导线如图8-2(c)所示,其电流分布与无耗开路传输

第8章 线天线 第8章 线天线 8.1 对称振子天线是由两根粗细和长度都相同的导线构成, 中 间为两个馈电端， 如图 8 -1 所示。 这是一种应用广泛且结构 简单的基本线天线。 假如天线上的电流分布是已知的, 则由电 基本振子的辐射场沿整个导线积分，便得对称振子天线的辐 射场。然而, 即使振子是由理想导体构成, 要精确求解这种几 何结构简单、直径为有限值的天线上的电流分布仍然是很困 难的。实际上, 细振子天线可看成是开路传输线逐渐张开而成, 如图 8 -2 所示。当导线无限细时（l/a→∞, a为导线半径）, 张 开导线如图 8 -2 (c)所示, 其电流分布与无耗开路传输

第8章线天线 h d 图8-1细振子的辐射

第8章 线天线 图 8- 1 细振子的辐射 z r r′ I m dz z h h 

第8章线天线 (c) 图8-2开路传输线与对称振子

第8章 线天线 图 8 – 2 开路传输线与对称振子 ～ I ～ (a) (b) I ～ I (c)

第8章线天线 令振子沿z轴放置(图8-1),其上的电流分布为 I(z)=nsinβ(h-z 2丌 式中,β为相移常数,β=k= 在距中心点为z处取电流 元段dz,则它对远区场的贡献为 deg =j sin OIm sin B(h -evs 60 de 选取振子的中心与球坐标系的原点重合,上式中的r与从原 点算起的r稍有不同 在远区,由于n参照图8-1,则r与r的关系为 (r2+z2-2rzcos0)2xr-zcos0

第8章 线天线 令振子沿z轴放置（图 8 - 1）, 其上的电流分布为 I(z)=Imsinβ(h-|z|) 式中, β为相移常数, β=k= 在距中心点为z处取电流 元段dz, 则它对远区场的贡献为 c w = 0 2   dz r e dE j I h z j r m  = − −        sin sin ( ) 60 选取振子的中心与球坐标系的原点重合, 上式中的r′与从原 点算起的r稍有不同。 在远区 , 由于rh , 参照图 8 - 1, 则r′与r的关系为 r′=(r2+z2 -2rzcosθ)1/2≈r-zcosθ

第8章线天线 式(8-1-3)代入式(8-1-2),同时令1 ,则细振子 天线的辐射场为 60丌e -f份 sin e sin B(h -=pke Bcos 60 e 2sin e sin B(h-2)cos(B=cose)d= 60L me∥F(O) 式中, F(0) cos( Bh cos 0)-cos Bh sin e

第8章 线天线 式（8 -1 -3）代入式（8 -1 -2）, 同时令 , 则细振子 天线的辐射场为 r r  1 1 h z e dz r I e E j j z h h j r m         cos sin sin ( ) 60 − − −  = − h z z dz r I e j h j r m 2sin sin ( )cos( cos ) 60 0         = − − ( ) 60   e F r I j m − j r = 式中,      sin cos( cos ) cos ( ) h h F − =

第8章线天线 F(O)是对称振子的E面方向函数,它描述了归一化远区场 Eθ随0角的变化情况。图8-3分别画出了四种不同电长度 线的归一化E面方向图,其中多212和2的对称振子天 (相对于工作波长的长度) 2h 和 1的对称振 子分别为半波对称振子和全波对称振子,最常用的是半波对称 振子。由方向图可见,当电长度趋近于3/2时,天线的最大辐射 方向将偏离90°,而当电长度趋近于2时,在090°平面内就没 有辐射了。 由于F(0不依赖于φ,所以H面的方向图为圆 根据式(6-3-7),对称振子的辐射功率为

第8章 线天线 |F(θ)|是对称振子的E面方向函数, 它描述了归一化远区场 |Eθ|随θ角的变化情况。 图 8 - 3 分别画出了四种不同电长度 （相对于工作波长的长度）: 和2的对称振子天 线的归一化E面方向图, 其中 和 的对称振 子分别为半波对称振子和全波对称振子, 最常用的是半波对称 振子。由方向图可见, 当电长度趋近于3/2时, 天线的最大辐射 方向将偏离90° , 而当电长度趋近于2时,在θ=90°平面内就没 有辐射了。 由于|F(θ)|不依赖于φ, 所以H面的方向图为圆。 根据式（6 -3 -7）, 对称振子的辐射功率为 2 3 ,1, 2 2 1 =  h 2 2 1 =  h 1 2 =  h

第8章线天线 120 210 30 210 240 「240 270° 表示2h/=2 表示h/=2 水表示2h/A=1 水表示2h/=2 图8-3对称振子天线的归一化E面方向图

第8章 线天线 图 8 –3 对称振子天线的归一化E面方向图 150 210 240 300 330 30 120 60 150 210 240 300 330 30 120 60 …… 表 示2h/＝ * *表 示2h/＝ 1 1 2 …… 表 示2h/＝ * *表 示2h/＝ 2 3 2 ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° 1 1 180° 0° 270° 90° 180° 0° 270° 90°

第8章线天线 r-E 2丌 max 240丌J00 F(O sin dedo 60212c2x 240T P2 Jo Jo IF(0) sin dedo 化简后得 IiI IF(O) sin eded 将式(8-1-6)代入式(6-3-10)得对称振子的辐射电阻为 30c2z R IF(O) sin eded 图8-4给出了对称振子的辐射电阻R随其臂的电长度h 的变化曲线

第8章 线天线        F d d r E p ( ) sin 240 2 2 0 0 2 max 2    =        F d d r r I m ( ) sin 60 240 2 2 0 0 2 2 2 2   = 化简后得        p I m F( ) sin d d 15 2 2 0 0 2    = 将式（8 -1 -6）代入式（6 -3 -10）得对称振子的辐射电阻为        R F( ) sin d d 30 2 2 0 0  = 图 8 - 4 给出了对称振子的辐射电阻RΣ随其臂的电长度h/λ 的变化曲线

第8章线天线 R、/9 300 250 200 0.10.20.30.40.50.60.70.80 图8-4对称振子的辐射电阻与h的关系曲线

第8章 线天线 图 8-4 对称振子的辐射电阻与h/λ的关系曲线 0.1 h/ R∑ / 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 50 100 150 200 250 300