均匀直线式天线阵方向图分析

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1、第24卷第4期海南师范大学学报（自然科学版）Vol.24No.42011年12月JournalofHainanNormalUniversity（NaturalScience）Dec.2011नᄋᆰཌൔ฿ཌᆔٳ๭ཟٚ༅张福恒（海南师范大学物理与电子工程学院，海南海口571158）摘要：分析了常见文献中关于均匀直线式天线阵分析所存在的问题及不足.对均匀直线式天线阵空间方向图进行了详细分析，给出了数学分析计算公式.以实例介绍了如何分析均匀直线式天线阵立体空间方向图.文中的方法及结论也适用于由磁偶极子、短偶极子、半波或全波单元天线组成的均匀直线式天线阵.关键词：单元天线；天线

2、阵；方向因子；天线阵方向因子；方向图中图分类号：TN820.1+2文献标识码：A文章编号：1674-4942（2011）04-0403-05AnalysisofUniformLinearAntennaArrayDirectivityPatternsZHANGFuheng（CollegeofPhysicalandElectricalEngineering，HainanNormalUniversity，Haikou571158，China）Abstract：Thispaperpointesoutsomeproblemsandinsufficiencyexistingins

3、omefamiliarliteraturesrelatingtothedirectivitypatternanalysisoftheuniformlinearantennaarray.Ontheotherhand,itanalyzesindetailthespatialdirec⁃tivitypatternoftheuniformlinearantennaarrayandgivesthecalculatingformulasaboutantennaarrayspatialdirectivi⁃typattern.Itintroduceshowtoanalyzemathe

4、maticallythree-dimensionaldirectivitypatternoftheuniformlinearanten⁃naarraywithanexample.Themethodandtheconclusionsinthispaperareapplicablefortheuniformlinearantennaar⁃rayconstructedbymagneticdipoleantenna,shortdipoleantenna,half-wavedipoleantennaorfull-waveantenna.Keywords:elementalant

5、enna；antennaarray；directivityfactor；directivityfactorofantennaarray；directivitypattern天线的方向性是天线的一个重要特性.为了改去场点善和控制天线的方向性，通常使用多个简单天线构y成复合天线，即天线阵.适当设计各单元天线的类r1=rr2r3rn型、数目、电流幅值及相位、单元天线的取向及间Δr隔，可得到所需的天线阵方向性.天线阵方向性原φx理可由最简单的均匀直线式天线阵说明.通常文献1d2d3n对于均匀直线式天线阵方向性分析侧重于天线阵图1n单元均匀直线式天线阵阵因子的方向性分析，其方法

6、如下[1-5]：Fig.1An-elementuniformlinearantennaarray考虑n单元均匀直线式天线阵，各单元天线平式中f1(θ,ϕ)为单元天线的方向因子；行于z轴沿x轴均匀排列，每两单元天线之间相隔énùsinê(kdcosφ-α)ú距离为d，见图1.场点的距离远大于天线阵的尺sin(nψ/2)ë2ûf(ψ)==.（2）寸，因此每一个单元天线到场点的连线可看成是平sin(ψ/2)sinéê1(kdcosφ-α)ùúë2û行的，因此相邻两单元天线的波程差均可认为为为天线阵阵因子，ψ=kdcosφ-α.Δr，Δr=dcosφ.φ为场点位置矢量r与天线

7、阵轴线x将（2）式对ψ求导，可得阵因子达到最大值的轴的夹角.各单元天线中的电流相同，幅值均为I0，[1-5][2-3]条件.即相位依次递减α，分析得出天线阵的方向因子为：f(θ,ϕ)=f(θ,ϕ)f(ψ).（1）df(ψ)désin(nψ/2)ù1=êêúú=dψdψësin(ψ/2)û收稿日期:2011-10-15404海南师范大学学报（自然科学版）2011年nψnψ1ψnψ2sin2cos2-2cos2sin2zP（r）=0.（3）rψ22sin2yθ由此得nψnψ1ψnψAsincos=cossin.（4）φ222222ϕx化简后为0nψψ图2