微波仿真论坛_天线的基础知识.doc

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1、微波仿真论坛_天线的基础知识天线的基础知识1.天线的作用与地位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。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。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

2、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、面状天线等；2.天线方向性增强若干个对称振子组阵，能够控制辐射，产生“扁平的面包圈”，把信号进一步集中到水平面方向上。也可以利用反射板可把辐射能控制到单侧方向。平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖天线。反射而可以把功率反射到单侧方向，提高了增益。抛物反射而的使用，更能使天线的辐射，像光学中的探照灯那样，把能量集中到一个小立体角内，从而获得很高的增益。不言而喻，抛物面天线的构成包括两个基本要素：抛物反射面和放置在抛物血焦点上的辐射源。3.增益增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天

3、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（Lg20=l.3010299956639811952137388947245）的某定向天线作为发射天线时，输入功率只需100/20=5W.换言之，某天线的增益，就其最大辐射方向上的辐射效果来说，与无方向性的理想

4、点源相比，把输入功率放大的倍数。Ps:dBi这个单位表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源，如果以半波对称振子作比较对象，则增益的单位是dBd。半波对称振子的增益为G=OdBd（因为是自己跟自己比，比值为1,取对数得零值。）；垂直四元阵，其增益约为G=8.15-2.15=6dBd.dBm是—•个考征功率绝对值的值，计算公式为：lOLgP（功率值/Imw）。dBi和dBd是考征增益的值（功率增益），两者都是一个相对值，但参考基准不一•样。dB是一个表征相对值的值，当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时，按下面计算公式：lOLg（甲功率/乙功率）

5、dBc,它也是一个表示功率相对值的单位，与dB的计算方法完全一样。10=10-12瓦/米2的声强规定为零级声强，也就是说这时的声强级为零贝尔（也是零分贝）o当声强由10加倍为210时，人耳感到的声音强弱并没有加倍。只有当声强达到1010时，人耳感到的声音强弱才增大一倍，这个声强对应的声强级为1贝尔=10分贝；当声强变为10010时，人耳感到的声音强弱增大2倍，对应的声强级为2贝尔=20分贝；当声强变为100010时，人耳感到的声音强弱增大3倍，对应的声强级为3贝尔=30分贝3.波瓣宽度主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低3dB（功率密度降低一半）的

6、两点间的夹角定义为波瓣宽度（又称波束宽度或主瓣宽度或半功率角）。波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。4.前后比前后瓣最大值之比称为前后比，记为F/Bo前后比越大，天线的后向辐射（或接收）越小。前后比F/B的计算十分简单F/B=10Lg｛（前向功率密度）/（后向功率密度）｝对天线的前后比F/B有要求时，其典型值为（18~30）dB,特殊情况下则要求达（35~40）dB.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/(203dB,EX203dB,H)

7、}式中，203dB,E与203dB,II分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度；32000是统计出来的经验数据。2)对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益：G(dBi)=10Lg{4.5X(D/入0)2}式中，D为抛物面直径；入0为中心工作波长；4.5是统计出来的经验数据。3)对于直立全向天线，有近似计算式G(dBi)=10Lg(2L/X0}式中，L为天线长度；X0为中心工作波长；3.天线的极化天线向周围空间辐射电磁波。电磁波由电场和磁场构成。人们规定：电场的方向就是天线极化方向。-•般使用的天线为单极化的。下图示出了两种基本的单极化的情况：垂直极化

8、-一是最常用的；水平极化-一也是要被用到的。双极化天线另两种单极化的情况：+45。极化与-45°极化，它们仅仅在特殊场合下使用。这样，共