关于行波天线课程设计

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1、东北大学秦皇岛分校所谓行波天线就是指天线上的电流按行波分布的天线。行波天线可在导线末端接匹配负载，使天线上电流避免反射而以行波分布，频率变化时，输入阻抗近似不变，方向图随频率的变化也较缓慢，行波天线是宽频带天线，但是有匹配负载所以工作效率低。二．【关键词】：行波单导线，菱形天线，螺旋天线三．【主要内容】：1.行波单导线的特点及优缺点（1）.行波单导线是指天线上电流按行波分布的单导线天线。设长度为L的导线沿Z轴放置，如下图1-1所示，导线上电流按行波分布，即天线沿个点电流振幅相等，相位连续滞后，其馈电点置于左边原点。设输入端电流为I0，忽略沿线电流的衰减，则

2、线上电流分布为：I（z‘）=I0e-jkz‘LZRrKz′cosaa图1-1行波单导线及坐标（2）.行波单导线的特点：ⅰ.沿导线轴线方向没有辐射。ⅱ.导线长度越长，最大辐射方向越靠近轴线方向，同时主瓣越窄，副瓣越大且副瓣数增多。9第页东北大学秦皇岛分校ⅲ.当L/λ很大，主瓣方向随L/λ变化趋缓，即天线的方向性具有宽频特性。最大辐射角：　θm=arccos（1-λ/2L）行波单导线的方向系数为：D≈10㏒10L/λ+5.97-10㏒10（㏒10L/λ+0.915）dB2.菱形天线(1).菱形天线的结构和工作原理为了增加行波单导线的增益,可以利用排阵地方法。用

3、4根行波单导线可以构成如下图所示的菱形天线。2ΦH接馈线接特性阻抗图3-2-1菱形天线示意图菱形天线水平地悬挂在四根支柱上，从菱形天线的一只锐角端馈电，另一只锐角端接一个与菱形天线特性阻抗相等的匹配负载，使导线上形成行波电流。菱形天线可以看成是将一段匹配传输线从中间拉开，由于两线之间的距离大于波长，因而产生辐射。菱形天线的最大辐射方向位于通过两锐角顶点的垂直平面内，指向终端负载方向，具有单向辐射特性。9第页东北大学秦皇岛分校Eθ2Eθ4I1I2θ0（a）Eθ1Eθ1I1I4=—I1（b）图3-2-2菱形天线的工作原理参考图3-2-2（a）所示，在长对角线方

4、向，1、2两根行波导线合成电场矢量的总相位差应该由下列三部分组成：Δψ=Δψr+Δψi+ΔψE其中，Δψr为射线行程差所引起的相位差，射线行程从各边的始端算起，Δψr=kLcosθ；Δψi为电流相位不同引起的相位差，线上个对应点电流滞后kL，即Δψi=-kL；ΔψE为电场的极化方向所引起的相位差，由图可直观看出ΔψE6=π，将这些关系带入公式Δψ中，可以得出总相位差Δψ=kLcosθ0-kL+π=kL（1-λ/2L）-kL+π=0即长对角线方向上导线1、2的合成场相叠加。再研究行波导线1、4，如图3-2-2（b），在长对角线方向上射线行程差所引起的相位差Δ

5、ψr=0，电流相位差Δψi=π，电场极化相位差ΔψE=π，因此总相位差Δψ=2π。构成菱形天线的四条边的辐射场在长对角线方向上都是相同的，因此菱形天线在水平平面内的最大辐射方向是从馈电点指向负载的长对角线方向。而在其方向上，一方面并不是各边行波导线的最大辐射方向，而且不一定能满足各导线的辐射场同相的条件，因此形成副瓣，且副瓣多，副瓣电平较大。（2）．菱形天线的方向过长轴的垂直平面的方向函数为：9第页东北大学秦皇岛分校ｆ（Δ）=∣8cosΦ/1-sinΦcosΔ*sin2[kL(1-sinΦcosΔ)/2]*sin(kHsinΔ)（3）.菱形天线的主要优缺点

6、优点：①．结构简单，造价低，维护方便。②方向性强。③频带宽，工作带宽可达（2-3）：1。④可应用于较大的功率，因为天线上驻波成分很小，因此不会发生电压或电流过大的问题。缺点：结构庞大，场地大，只适合用于大型固定电台做远距离通信使用；副瓣多，副瓣电平较高，由于终端有负载电阻吸收能量，故天线效率为50%-80%左右。d为了改善菱形天线的特性参数，常采用双菱天线，它是由两个水平菱形天线组成的，如图3-2-3所示，双菱天线的旁瓣电平比单菱形天线低，增益系数约为单菱形天线的1.5-2倍。为了进一步改善菱形天线的方向性，可以将两幅双菱天线并联同相馈电，她的增益和天线效

7、率可以比双菱天线增加1.7-2倍，其缺点是占地面积太大接终端负载~图3-2-3双菱天线3.行波V形天线（Traveling-WaveVeeAntenna）行波V形天线由一根支杆和两根载有行波电流的导线组成，架设很简单，如图3-3-1所示适用于移动的台站中。9第页东北大学秦皇岛分校RLRL馈线图3-3-1V形斜天线它具有下列基本特点：（1）最大辐射方向在过角平分线的垂直平面内，与地面有一夹角Δ，具有单向辐射特性，天线可以宽屏带工作，宽带通常可达2：1。（2）终端接匹配负载，其阻值等于天线的特性阻抗，通常为400Ω左右，由于终端负载要吸收部分功率，故天线效率约

8、为60%-80%。（3）由于天线导线倾斜架设在地面上，且彼此不平行