电磁场、天线与电波传播讲解课件.ppt

《电磁场、天线与电波传播讲解课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、电磁场、天线与电波传播闻映红北京交通大学电信学院EMC研究室学习天线与电波传播的意义系统设计收、发信设备指标天线的性能天线的架设方式通信质量评定不同通信业务之间相互干扰的预测和解决影响天线特性的因素天线的形状采用的材料制作工艺使用环境用途影响电波传播特性的因素频率距离极化方式天线高度地形地物地面电特性参数时间、季节第一部分电磁场的基础理论一、麦克斯韦方程组描述了空间电场与磁场的关系本构关系式（与媒质有关的特性方程）：麦克斯韦方程组的正弦稳态相量形式：两种特殊的边界条件：1）两种理想介质分界面上的边界条件：假设分界面上没有自由电荷和传导电流，则和的法向分量以及和的切向分量都是连续

2、的；2）理想导体表面的边界条件：自由电荷和电流都集中在表面，总是垂直于理想导体的表面，总是平行于理想导体的表面。一般的边界条件：二、无线电波的辐射麦克斯韦方程组说明脱离了电流的变化的电场产生磁场，脱离了电荷的变化的磁场产生电场。这种电磁场在空间交替变幻，绵延不断向外传播的过程就是电磁波的辐射过程。辐射场的波源是电流和电荷产生辐射场的前提条件是要有位移电流位移电流：由于电位移的变化引起的真实的电的流动。++++----ItqI~+++---三、波动方程四、平面电磁波zExHy平面电磁波的特性平面电磁波的极化第二部分天线一、天线的基本概念移动通信A3G(WCDMA)handsetO

3、utdoorBaseStationfor800and1900MHzCDMAcells.卫星通信EarthStationSatelliteDish(ReflectorAntenna)TVSatelliteDish(ReflectorAntenna)广播电视天线电路的辐射电缆的辐射天线的作用空间电磁波高频电流发射接收收、发天线具有互易性(Propagation)天线的应用:Communications,Broadcast,Radar,Radiometry,Biomedical,etc.天线天线的类型按用途分类，可分为通信天线、测量天线等按工作频段分类，可分为短波天线、超短波天线、微

4、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，可分为线天线、面天线等线天线：天线的直径远小于其几何长度可不考虑天线横截面上的电流分布天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。偶极子天线单极天线环天线螺旋天线天线的辐射源结论：天线的辐射源——电流（位移电流）电流连续性方程：二、天线的特性参数机械特性参数：形状，尺寸，材料，可靠性等电特性参数一次参数：方向性图，输入阻抗，效率二次参数：方向性系数，增益，波瓣宽度，前后比，极化特性等1．天线的辐射功率和辐射阻抗辐射功率：在单位时间内通过球面向外辐射的电磁能量的平均值。辐射电阻：将辐射功率视

5、为一个电阻所消耗的功率，并使流过电阻的电流等于天线上的电流振幅，则该电阻就称为天线的辐射电阻。2．天线的方向性天线的辐射场强与方向有关的特性，称为天线的方向性。以电流元为例：天线的方向性函数和方向性图用于表示天线方向性特性的函数：电流元的方向性函数电流元的方向性图赤道面：与天线轴垂直并经过天线中心的平面。子午面：包含天线轴的平面。1）电流元在赤道面内的方向性函数和方向性图：2）电流元在子午面内的方向性函数和方向性图：天线的归一化方向性函数和归一化方向性图归一化方向性函数：天线辐射场与最大方向上的场强值之比。——反映了天线在不同方向的场分布。归一化方向性图：表示归一化方向性函数的

6、空间立体图形。通常用两个互相垂直的平面上（子午面和赤道面/E面和H面）的平面图来表示。CDMA天线CDMA垂直极化定向天线方向性图的主瓣宽度和旁瓣电平主瓣宽度：主瓣电平的最大值降到该值的0.707倍（即-3dB）时，两个方向之间的张角宽度。在方向性图中，一般有两个或更多个波瓣。在这些波瓣中，最大辐射方向所在波瓣称为主瓣，其余波瓣称为旁瓣。－3dB点峰值－3dB点旁瓣电平：相对主瓣最大值的比值。前后抑制比：方向图中，前后瓣最大值之比称为前后比，记为F/B。前后比越大，天线的后向辐射（或接收）越小。前后比F/B的计算：F/B=10Lg{（前向功率密度）/（后向功率密度）}3.天线的

7、方向性系数定义：天线辐射功率一定，在任意方向辐射功率密度与相等的辐射功率均匀辐射时的平均功率密度之比。物理意义：由于天线有方向性，使某方向的辐射功率密度比均匀辐射时增加的倍数D。实际上，D反映了天线集中辐射能量的特性。方向性系数的求法：1）已知归一化方向性函数求D先求全向天线(点源)均匀辐射时的平均辐射功率密度:通常方向性系数指的是天线最大辐射方向上的方向性系数，此时，2）已知天线的辐射电阻和最大辐射方向的方向性函数，求D当天线位于自由空间时，；在最大辐射方向上，大多数简单常规天线的最大场强