《辐射功率场型》PPT课件

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1、1第6章天線2綱要6-1輻射功率場型、增益、波束(RadiationPowerPattern,Gain,andBeams)6-2Hertz偶極天線(HertzDipoleAntenna)6-3遠場近似法(Far-FieldApproximation)6-4半波長偶極天線6-5天線陣列(AntennaArrays)6-6八木天線(Yagi-UdaAntennas)6-7孔口天線(ApertureAntennas)3電磁場的產生Maxwell方程式電流和電荷產生電磁場電荷守恆定律配合起始條件(InitialCondition)，可以由電流決定電荷產生電磁場的只是電流4輻射(R

2、adiation)考慮空間中電流分佈電流改變時，週遭的磁場會發生改變磁場改變時，電場也跟著變電磁場的強度便因此傳播出去(輻射)即使沒有特殊的構造來傳導它，電磁場也能夠傳開電流變化產生電磁場變化5破壞導波系統結構的輻射切斷無窮長導波管，裏頭傳播的電磁能量被釋放出來導波管中的電場變化，在開口外的空間中引起了磁場變化而這些磁場變化又影響了電場形成輻射切斷導波管造成輻射6天線(Antennas)產生輻射的裝置例如時變電流，或開口導波管7綱要6-1輻射功率場型、增益、波束(RadiationPowerPattern,Gain,andBeams)6-2Hertz偶極天線(HertzDi

3、poleAntenna)6-3遠場近似法(Far-FieldApproximation)6-4半波長偶極天線6-5天線陣列(AntennaArrays)6-6八木天線(Yagi-UdaAntennas)6-7孔口天線(ApertureAntennas)8輻射特性輻射功率在各方向的相對比例瞭解天線在各方向輻射的相對比例，便利接收把大部份功率送到所希望的方向上節約功率，並避免干擾到其他的電磁波系統輸入功率用於輻射的比率可以知道輻射系統是否有效率9輻射功率場型(RadiationPowerPattern)球座標系中(q，f)方向，每單位立體角分到功率p(q，f)3D場型同時考慮

4、(q，f)較難掌握2D場型和2D輻射功率場型的直角座標表示圖2D輻射功率場型的極座標表示圖10波瓣(Lobe)或波束(Beam)輻射功率場型中一瓣一瓣的叫做波瓣(Lobe)或波束(Beam)最大的稱主波瓣(MainLobe)其餘為次要波瓣，或副波瓣(Side-Lobe)2D輻射功率場型的直角座標表示圖2D輻射功率場型的極座標表示圖113D輻射功率場型p(q，f)比較簡單時可繪出其立體圖形p為常數的曲面和平面的交線就是的極座標圖形曲面和平面f＝0的交線則成為的極座標圖形輻射場型的立體圖形表示一例12無向性天線(IsotropicAntenna)由天線功率對角度的分配p(q，f

5、)可大致明瞭其集中功率於某一方向的能力通常，可以拿它來和無向性天線比較無向性天線(並不存在，只是一種理想)均勻向四面八方輻射，沒有特別強或特別弱的方向無向性天線p(q，f)＝Pr是總輻射功率13指向性(Directivity)天線集中功率的能力定義為天線功率輻射最大方向的p(q，f)＝Pmax與無向性天線輻射相等功率的p(q，f)之比值無向性天線之指向性為114增益(Gain)假設天線之效率為ef，即輸入的功率為P時，有efP的功率輻射出去天線增益定義為輻射最大方向的p(q，f)＝Pmax與把輸入功率全部輻射出去之無向性天線的p(q，f)之比值當天線效率百分之百時G＝D通常

6、天線的金屬不是完全導體，或者介質部份有損耗，造成P無法完全輻射轉為Pr，所以ef<115集中能力強的理想天線之指向性只在某個很小的立體角範圍輻射功率，其餘方向均無功率沒有損耗增益和指向性均可近似為此亦為實際窄波瓣(Beam)天線指向性的良好近似式WB此時指由最大輻射功率之半的點所圍成的立體角範圍窄波束天線之輻射場型16窄波束天線計算例題1某窄波束之天線的增益為44(dB)令其主要波束之截面為圓形，求其波束之夾角17窄波束天線計算例題1解答(steradian)0.025(rad)1.43°窄波束天線之近似輻射場型18窄波束天線計算例題2有人想過在地球外的同步軌道上建立發電廠

7、，收集太陽能後以微波傳送地球，稱為SPS(SolarPowerSatellites)假設所用天線的波束夾角為qB＝0.1o距離地球36000公里假設波束為圓形截面問地球上被照到的區域面積有多少？19窄波束天線計算例題2解答窄波束天線之近似輻射場型1.75×10-3(rad)2.41×10-6(steradian)3.12×109(m2)照到的區域面積20綱要6-1輻射功率場型、增益、波束(RadiationPowerPattern,Gain,andBeams)6-2Hertz偶極天線(HertzDipoleAnte