《天线基础培训》ppt课件

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1、天线基础讲座人：李辉1.1天线简介1.1.1天线作用与分类无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的：按用途分类，可分为通信天线、电视天线、雷达天线等；按工作频段分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；按方向性分类，可分为全向天线、定向天线等；按外形分类，可分为线状天线、面状天线。13m卫星通信

2、天线室外电视天线室外电视天线高频地波雷达天线阵列054a级530号新型护卫舰雷达天线)中国海军051C级驱逐舰上的防空雷达短波天线短波环形天线1.2G微波高增益24DB抛物面定向天线微波卫星天线吸盘式全向天线八木定向天线5.8g24dbi定向天线1.1.2电磁波的辐射导线上有交变电流流动时，就可以发生电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长度和形状有关。如图1.1.2a所示，若两导线的距离很近，电场被束缚在两导线之间，因而辐射很微弱；将两导线张开，如图1.1.2b所示，电场就散播在周围空间，因而辐射增强。必须指出，当导线的长度L远小于波长λ时，辐射很微弱；导线的长

3、度L增大到可与波长相比拟时，导线上的电流将大大增加，因而就能形成较强的辐射。图1.1.2a图1.1.2b1.2对称振子对称振子是一种经典的、使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地独立使用，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子,见图1.2a。另外，还有一种异型半波对称振子，可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框，并把全波对称振子的两个端点相迭，这个窄长的矩形框称为折合振子，注意，折合振子的长度也是为二分之一波长，故称为半波折合振子,见图1.2b。1/4波长

4、对称振子1/4波长1/2波长图1.2a图1.2b1.3天线主要参数1.3.1天线方向性发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。垂直放置的半波对称振子具有平放的“面包圈”形的立体方向图（图1.3.1a）。立体方向图虽然立体感强，但绘制困难，图1.3.1b与图1.3.1c给出了它的两个主平面方向图，平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。从图1.3.1b可以看出，在振子的轴线方向上辐射为零，最大辐射方向在水平面上；而从图1.3.1c可以看出，在水平面上各个方向上的辐射一样大。1.3.1a立体方向

5、图1.3.1b垂直面方向图1.3.1c水平面方向图天线方向性增强：若干个对称振子组阵，能够控制辐射，把信号进一步集中到在水平面方向上。图1.3.2是半波振子排成天线阵时的方向图。单个半波振子垂直面方向图增益为G=2.15dBi两个半波振子垂直面方向图增益为G=5.15dBi四个半波振子垂直面方向图增益为G=8.15dBi单个半波振子两个半波振子四个半波振子图1.3.2天线阵方向图也可以利用反射板把辐射能控制到单侧方向，平面反射板放在数组的一边构成扇形区覆盖天线。图1.3.3说明了反射面的作用------反射面把功率反射到单侧方向，提高了增益。两个半波振子（带

6、反射板）垂直面方向图两个半波振子（带反射板）在垂直面上的配置增益为G=11~14dBi两个半波振子（带反射板）水平面方向图图1.3.31.3.2增益增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。可以这样来理解增益的物理含义------为在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号，如果用理想的无方向性点源作为发射天线，需要100W的输入功率，而用增益为G=13dB=20的某定向天线作为发射天线时

7、，输入功率只需100/20=5W。半波对称振子的增益为G=2.15dBi。(dBi表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源)。天线增益的若干近似计算式1）天线主瓣宽度越窄，增益越高。对于一般天线，可用下式估算其增益：G（dBi）=10Lg{32000/（2θ3dB,E×2θ3dB,H）}式中，2θ3dB,E与2θ3dB,H分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度；32000是统计出来的经验资料。2）对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益：G（dBi）=10Lg{4.5×（D/λ0）2}式中：D为抛物面直径；λ0为中心工作波长；4.5是统计出来的经验资料。3）对于直立全

8、向天线，有近似计算式G（dBi）=10Lg{2L/λ