天線的基本知識(shí)2

1、實(shí)用天線應(yīng)用基本知識(shí)（版權(quán)：上海美多：張宇飛）；版本號(hào)：&一、輻射原理與天線的場(chǎng)輻射的基本原理：輻射是電磁場(chǎng)中有輻射源產(chǎn)生的一種擾動(dòng)。輻射是由時(shí)變電流源產(chǎn)生的，或由做加速運(yùn)動(dòng)的電荷所激發(fā)。在無(wú)耗媒質(zhì)中，波動(dòng)的總功率是恒量與傳播距離無(wú)關(guān)。如果電荷做往復(fù)加速（即振蕩），將產(chǎn)生周期性的擾動(dòng)并持續(xù)輻射。天線上的電流分布決定了輻射場(chǎng)的所有特性設(shè)計(jì)天線就是要迫使天線導(dǎo)體上的自由電荷按照預(yù)定的幅度和相位振蕩起來(lái)。天線上的電流分布純駐波的正弦分布行波分布駐波分布天線上無(wú)反射波既有前行波，又有反射波近區(qū)場(chǎng)：場(chǎng)點(diǎn)離輻射點(diǎn)的距離r入（波長(zhǎng)）時(shí)的場(chǎng)稱為遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)。遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)是輻射場(chǎng)?；据椛湔褡樱弘娀菊褡樱娏髟?、電偶極子

2、）產(chǎn)生交變磁場(chǎng)；磁基本振子（磁流元、磁偶極子）產(chǎn)生交變電場(chǎng)；基本射頻振子點(diǎn)在空間產(chǎn)生的電磁波波型是球面橫電磁波（TEM波）?；莞?菲涅耳波的疊加與干涉原理波在傳播過(guò)程中，波陣面上每一點(diǎn)都可以被看作是新的子波源，在其后的任一時(shí)刻，由這些子波源產(chǎn)生的球面波的包絡(luò)就可以決定新的波陣面。子波振幅按相位疊加。平面波波陣面上的子波源產(chǎn)生的波陣面的包絡(luò)仍是平面（波），球面波波陣面的上的子波源產(chǎn)生的波陣面的包絡(luò)仍是球面（波）；波的繞射現(xiàn)象也是根據(jù)此原理。等效原理與惠更斯元的輻射面元（惠更斯元、二次輻射源）；整個(gè)口徑面產(chǎn)生的輻射場(chǎng)有所有惠更斯元的輻射之和得到。每一個(gè)面元的次級(jí)輻射可用等效電流元與等效磁流元來(lái)代

3、替；口徑面產(chǎn)生的輻射場(chǎng)就是由所有等效電流元（等效電基本振子）與等效磁流元（等效磁基本振子）所共同產(chǎn)生的電流元產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁流元產(chǎn)生電場(chǎng)。弗利斯傳輸公式（分貝形式）P（dBm）=P（dBm）+G（dB）+G（dB）-20logR（km）-20logf（MHz）-32.44rttr1010要想把弗利斯傳輸公式給出的資用功率（接收天線的最大接收功率）轉(zhuǎn)化為實(shí)際接收功率，必須滿足最佳接收條件。否則就要計(jì)及由極化失配、阻抗失配和主波束未對(duì)準(zhǔn)而帶來(lái)的插入損耗。求解天線問(wèn)題實(shí)質(zhì)上是求解滿足特定邊界條件的麥克斯韋方程的解。天線的增益是有限的，增益的大小取決于輻射模式的類型，全向的天線具有峰值增益0到2dBi；方

4、向性的天線的增益可以達(dá)到6dBi。增益大小影響天線的作用距離。二、天線的作用、本質(zhì)及特性、輸出的射頻信號(hào)功率，通過(guò)饋線（電纜）輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去。電磁波到達(dá)接收地點(diǎn)后，由天線接下來(lái)（僅僅接收很小很小一部分功率），并通過(guò)饋線送到無(wú)線電接收機(jī)。天線的本質(zhì)是一個(gè)空間中的（帶有放大器）的能量轉(zhuǎn)換器。對(duì)發(fā)射天線而言，取決于其“輻射電阻”的大小，輻射電阻越大，其輻射本領(lǐng)越強(qiáng)。對(duì)接收天線而言，取決于其“感應(yīng)電阻”的大小，感應(yīng)電阻越大，其接收到的信號(hào)越強(qiáng)。天線的任務(wù)是將發(fā)射機(jī)輸出的高頻電流能量（導(dǎo)波）轉(zhuǎn)換成電磁波輻射出去，或?qū)⒖臻g電波信號(hào)轉(zhuǎn)換成高頻電流能量送給接收機(jī)，要求其雙向轉(zhuǎn)換效率越高

5、越好。信號(hào)經(jīng)發(fā)射機(jī)調(diào)制成高頻電磁能量，以導(dǎo)波形式經(jīng)饋線送至發(fā)射天線。發(fā)射天線將該能量轉(zhuǎn)換成向空間輻射的某種極化的電磁波，電波按指定方向經(jīng)過(guò)一定方式傳播后達(dá)到接收端，一部分規(guī)定極化的電波能量經(jīng)接收天線轉(zhuǎn)變成導(dǎo)波形式的高頻電磁能量，經(jīng)饋線送至接收機(jī)。天線主要完成導(dǎo)行波（或高頻電流）與空間電磁波能量之間的轉(zhuǎn)換-能量轉(zhuǎn)換器。天線的五大特性：方向特性：-一方向圖（BW05、FSLL）、方向系數(shù)D、增益G。0。5阻抗特性：-輸入阻抗Zin、輻射阻抗Zrm、效率n。頻率特性：帶寬、上限頻率、下限頻率。極化特性：極化、極化隔離度。掃描特性：（主要對(duì)現(xiàn)代天線）八大電參數(shù)：用于描述天線能量轉(zhuǎn)換和定向輻射或接收能力

6、的電參數(shù)主要有八個(gè)，輸入阻抗、輻射電阻、效率、輻射方向圖、方向性系數(shù)、增益、頻帶寬度、極化系數(shù)。接收天線與發(fā)射天線（互易定理）接收天線與發(fā)射天線的作用理論上是一個(gè)可逆的過(guò)程，同一副天線用作發(fā)射和用作接收的特性（方向特性、阻抗特性等）是相同的。這種同一天線收發(fā)參數(shù)相同的性質(zhì)被稱為天線的收發(fā)互易性。但是，接收天線特性參數(shù)的定義卻根本不同于發(fā)射天線。發(fā)射天線的電參數(shù)是以輻射場(chǎng)的大小為衡量目標(biāo)；而接收天線是以對(duì)來(lái)波的接收作用的大小為衡量目標(biāo)。天線的常規(guī)分類按使用范疇分：（通信、雷達(dá)、廣播、電視、導(dǎo)航、電子對(duì)抗等）按天線特性分：（若按方向特性分，則有（定向、全向、強(qiáng)方向性、弱方向性）天線等）；（若按極化

7、特性分，則有線極化（水平、垂直）、橢園極化、園極化、復(fù)合極化等）（若按頻帶特性分，則有窄帶、寬帶、非頻變（40:1）、超寬帶（100:1）天線等）；（若按饋電方式分，則有（對(duì)稱、非對(duì)稱）天線）；（若按天線上電流分布形態(tài)分，則有行波天線、駐波天線、組合天線）；按使用波段分：（超長(zhǎng)波、長(zhǎng)波、中波、短波、超短波、微波）天線等；按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分：由導(dǎo)線及金屬棒組成的線天線；由金屬面及介質(zhì)面構(gòu)成的面天線。按天線外形分：（V形、菱形、環(huán)形、螺旋、喇叭、反射面、微帶、縫隙）其中：縫隙天線是無(wú)突出部的平面天線，微帶天線是低剖面的平面型天線?，F(xiàn)代天線有：（單脈沖、相控陣、微帶、自適應(yīng)、有源、智能、數(shù)字波束）天線等。

8、窄帶天線屬于諧振天線，其尺寸接近于工作波長(zhǎng)的整數(shù)倍或半整數(shù)倍。其電特性對(duì)波長(zhǎng)敏感寬帶天線代：三2:1行波天線（非諧振天線）駐波天線（諧振天線）天線上電流按行波分布天線上電流按駐波分布輸入阻抗近似不變，頻帶較寬，屬寬帶天線屬窄帶天線，輸入阻抗具有明顯的諧振特性天線效率或增益較低天線效率或增益較咼線天線口徑天線（包括面天線）用在無(wú)線電頻譜的高端，尤其是微波段這類天線所栽的電流是分布在金屬面上的金屬面的口徑尺寸遠(yuǎn)大于工作波長(zhǎng)由一個(gè)弱方向性天線（饋源）+面狀結(jié)構(gòu)的聚焦系統(tǒng)兩部分組成。饋源的作用是將饋線送來(lái)的高頻電磁能量轉(zhuǎn)換為向空間輻射的電磁波能量。聚焦系統(tǒng)的作用是形成強(qiáng)方向性波束。增益與工作頻率成正比

9、，輸入阻抗近似為實(shí)數(shù)周圍環(huán)境對(duì)天線性能的影響天線周圍的物體，特別是金屬物體，對(duì)天線性能有很大影響。在天線激發(fā)的電磁場(chǎng)的作用下，地面及其周圍物體上將產(chǎn)生電流與電荷，該電流與電荷會(huì)像初級(jí)源一樣會(huì)向周圍空間輻射能量，稱二次輻射。二次輻射場(chǎng)對(duì)原天線輻射場(chǎng)的影響有兩方面：方向圖、天線阻抗（輻射特性）。三、天線的基本（電）參數(shù)天線的電參數(shù)都和工作頻率有關(guān)，任何天線的工作頻率都有一定的范圍。1、天線方向性參數(shù)發(fā)射天線的基本功能之一是把從饋線取得的能量向周圍空間輻射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向輻射。方向函數(shù)：是對(duì)天線進(jìn)行理論分析計(jì)算的核心。方向系數(shù)D：用數(shù)字描述天線方向性強(qiáng)弱的參數(shù)。表示最大輻

10、射強(qiáng)度與全空間均勻輻射時(shí)的平均輻射強(qiáng)度之比。天線的方向圖（輻射方向圖）工程應(yīng)用角度的關(guān)鍵輻射方向圖表示給定距離下天線的輻射隨角度的變化，輻射的強(qiáng)弱由離天線給定距離r處的功率密度S來(lái)評(píng)價(jià)。天線的輻射方向圖實(shí)際應(yīng)是三維空間的立體圖。如果把天線在各方向輻射出的強(qiáng)度用從原點(diǎn)出發(fā)的矢量長(zhǎng)短來(lái)表示，則連接全部矢量端點(diǎn)所形成的包絡(luò)就是天線的方向圖。它顯示出天線的在不同方向輻射的相對(duì)大小，這種方向圖稱為立體方向圖。矢徑的方向代表輻射的方向，矢徑的長(zhǎng)短代表輻射出的強(qiáng)度。方向圖包含有許多波瓣，其中包含最大輻射方向的波瓣稱為主瓣。其它依次稱為第一副瓣，第二副瓣o例如，垂直放置的半波對(duì)稱振子具有平放的“面包圈”形的立

11、體方向圖（圖1.3.1a）。立體方向圖雖然立體感強(qiáng)，但繪制困難，圖1.3.1b與圖1.3.1c給出了它的兩個(gè)主平面方向圖，平面方向圖描述天線在某指定平面上的方向性。從圖1.3.1b可以看出，在振子的軸線方向上輻射為零，最大輻射方向在水平面上；而從圖1.3.1c可以看出，在水平面上各個(gè)方向上的輻射一樣大。KlUJi立怖方向幗h方向鬧M13,1c水爭(zhēng)面方向樹(shù)注意：天線的方向圖有場(chǎng)強(qiáng)方向圖、功率方向圖之分。一般常用場(chǎng)強(qiáng)方向圖。天線的方向圖還有三維的立體方向圖、二維的平面方向圖之分，依據(jù)主截面的不同，平面方向圖又有E面方向圖、H面方向圖之分。平面方向圖還有直角坐標(biāo)系、極坐標(biāo)系之分。坐標(biāo)系的刻度又有線性

12、與對(duì)數(shù)化之分。天線方向性增強(qiáng)：可以利用反射板可把輻射能控制到單側(cè)方向。平面反射板放在陣列的一邊構(gòu)成扇形區(qū)覆蓋天線。下面的水平面方向圖說(shuō)明了反射面的作用-反射面把功率反射到單側(cè)方向，提高了增益。拋物反射面的使用，更能使天線的輻射，像光學(xué)中的探照燈那樣，把能量集中到一個(gè)小立體角內(nèi)，從而獲得很高的增益。不言而喻，拋物面天線的構(gòu)成包括兩個(gè)基本要素：拋物反射面和放置在拋物面焦點(diǎn)上的輻射源。平面反射板扃形區(qū)覆蓋（垂直陣列帶平面反射板）全向陣（垂直陣列不帶平面反射板）天線陣及其方向性天線陣若干天線單元按一定方式排列而成的天線系統(tǒng)。其目的是為了加強(qiáng)天線的定向輻射能力。排列方式有直線陣、平面陣、立體陣。天線陣的

13、輻射場(chǎng)是各個(gè)單元天線輻射場(chǎng)的矢量和。只要調(diào)整好各單元天線的輻射場(chǎng)之間的相位差，就可得到所需要的更強(qiáng)的方向性。2、天線的增益:（單位，dBi）天線的增益系數(shù)：增益系數(shù)是綜合衡量天線能量轉(zhuǎn)換效率和方向特性的參數(shù)，它是方向系數(shù)與天線效率的乘積。增益天線的增益是指：在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的信號(hào)的功率密度之比。它定量地描述一個(gè)天線把輸入功率集中輻射的程度。通常是以天線在最大輻射方向的增益作為這一天線的增益。增益顯然與天線方向圖有密切的關(guān)系，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益越高?？梢赃@樣來(lái)理解增益的物理含義為在一定的距離上的某點(diǎn)處產(chǎn)生一定大小的信號(hào)。如果用理想的

14、無(wú)方向性點(diǎn)源作為發(fā)射天線，需要100W的輸入功率，而用增益為G=13dB=20的某定向天線作為發(fā)射天線時(shí)，輸入功率只需100/20=5W。換言之，某天線的增益，就其最大輻射方向上的輻射效果來(lái)說(shuō)，與無(wú)方向性的理想點(diǎn)源相比，把輸入功率放大的倍數(shù)。G=101gEVE。2；（同一電場(chǎng)強(qiáng)度）G=101gPino/Pin（同一輸入功率）ino/indBi這個(gè)單位表示比較對(duì)象是各向均勻輻射的理想點(diǎn)源。如果以半波對(duì)稱振子作比較對(duì)象，則增益的單位是dBd。3、天線的波瓣參數(shù)波瓣寬度（波束寬度、主瓣寬度）波瓣寬度是定向天線常用的一個(gè)很重要的參數(shù)，它是指天線的輻射圖中低于峰值3dB處所成夾角的寬度（天線的輻射圖是度

15、量天線各個(gè)方向收發(fā)信號(hào)能力的一個(gè)指標(biāo)，通常以圖形方式表示為功率強(qiáng)度與夾角的關(guān)系）。方向圖通常都有兩個(gè)或多個(gè)瓣，其中輻射強(qiáng)度最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣或旁瓣。參見(jiàn)圖1.3.4a,在主瓣最大輻射方向兩側(cè)，輻射強(qiáng)度降低3dB（功率密度降低一半）的兩點(diǎn)間的夾角定義為波瓣寬度（又稱波束寬度或主瓣寬度或半功率角）。波瓣寬度越窄，方向性越好，作用距離越遠(yuǎn)，抗干擾能力越強(qiáng)。還有一種波瓣寬度，即10dB波瓣寬度，顧名思義它是方向圖中輻射強(qiáng)度降低10dB（功率密度降至十分之一）的兩個(gè)點(diǎn)間的夾角，見(jiàn)圖1.3.4b。3陰點(diǎn)卜-3dBj-1PdR*理翹盂囈向)（jtxlSS向）圖1乩4零功率點(diǎn)波瓣寬度半功率點(diǎn)波

16、瓣寬度前后比前后比表明了天線對(duì)后瓣抑制的好壞。方向圖中，前后瓣最大值之比稱為前后比，記為F/B。前后比越大，天線的后向輻射(或接收)越小。對(duì)天線的前后比F/B有要求時(shí)，其典型值為(18-30)dB,特殊情況下則要求達(dá)(35-40)dB。5、天線的極化天線向周圍空間輻射電磁波。電磁波由電場(chǎng)和磁場(chǎng)構(gòu)成。人們規(guī)定：電場(chǎng)的方向就是天線極化方向。即電磁波的振動(dòng)方向。所謂天線的極化,就是指天線輻射時(shí)形成的電場(chǎng)強(qiáng)度方向,它描述了天線輻射時(shí)電場(chǎng)矢量的特征,瞬時(shí)電場(chǎng)矢量隨時(shí)間的軌跡圖決定波動(dòng)的極化特性。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直于地面時(shí),此電波就稱為垂直極化波；當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行于地面時(shí),此電波就稱為水平極化波。一般使

17、用的天線為單極化的。下圖示出了兩種基本的單極化的情況：垂直極化是最常用的；水平極化也是要被用到的。還有橢圓極化、雙極化與圓極化等。圓極化波根據(jù)電場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向不同又可分為左旋和右旋圓極化波。天線的極化是指該天線在給定方向上遠(yuǎn)區(qū)輻射電場(chǎng)的空間取向,特指為該天線在最大輻射方向上遠(yuǎn)區(qū)輻射電場(chǎng)的空間取向。天線的極化隨著偏離最大輻射方向而改變,天線不同輻射方向可以有不同的極化。所謂輻射電磁場(chǎng)的極化即在空間某一固定位置上電場(chǎng)矢量端點(diǎn)隨時(shí)間運(yùn)動(dòng)的軌跡。軌跡圖的形狀有直線、橢園、園形之分。預(yù)定極化與非預(yù)定極化天線除輻射預(yù)定極化的波以外，還輻射非預(yù)定極化的波。把前者稱為主極化，后者稱為交叉極化。線極化天線的交叉極化

18、方向與主極化方向垂直；圓極化天線的交叉極化則是與主極化旋向相反的圓極化分量。極化損失(極化失配)天線極化與來(lái)波極化一致稱為極化匹配，不一致稱為極化失配。只有在極化匹配時(shí)接收機(jī)才能獲得最大接收功率。垂直極化波要用具有垂直極化特性的天線來(lái)接收，水平極化波要用具有水平極化特性的天線來(lái)接收。右旋圓極化波要用具有右旋圓極化特性的天線來(lái)接收，而左旋圓極化波要用具有左旋圓極化特性的天線來(lái)接收。當(dāng)來(lái)波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時(shí)，接收到的信號(hào)都會(huì)變小，也就是說(shuō)，發(fā)生極化損失。用圓極化天線接收任一線極化波，或者，用線極化天線接收任一圓極化波，等等情況下，也必然發(fā)生極化損失，只能接收到來(lái)波的一半能量。極

19、化失配意味著功率損失，一般用極化失配因子表示(0-1)。天線不能接收與其正交的的極化分量。當(dāng)接收天線的極化方向與來(lái)波的極化方向完全正交時(shí)，例如用水平極化的接收天線接收垂直極化的來(lái)波，或用右旋圓極化的接收天線接收左旋圓極化的來(lái)波時(shí)，天線就完全接收不到來(lái)波的能量，這種情況下極化損失為最大，稱極化完全隔離。橢園極化波的軸比AR橢園極化波的長(zhǎng)軸與短軸之比。圓極化波的性質(zhì)及其應(yīng)用圓極化波是一等幅旋轉(zhuǎn)場(chǎng)，它可分解為兩正交等幅、相位相差900的線極化波；輻射左旋圓極化波的天線，只能接收左旋圓極化波，對(duì)右旋圓極化波也有同樣結(jié)論。當(dāng)圓極化波入射到一個(gè)平面上或球面上時(shí)，其反射波旋向相反，即左旋波變右旋波，右旋波變

20、左旋波；4)應(yīng)用場(chǎng)合：通信的一方或雙方處于方向、位置不定的狀態(tài)(如劇烈搖擺或旋轉(zhuǎn)的運(yùn)載體、飛行體)；空間通信，當(dāng)信號(hào)穿過(guò)電離層傳播后，因法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)產(chǎn)生極化畸變；3）為了干擾或偵察敵方的通信或雷達(dá)目標(biāo)；4）為了用一副天線接收任意取向的線極化波；5）為了克服雜亂反射所產(chǎn)生的重影信號(hào)等；為了提高通信的可靠性和接收質(zhì)量，均需圓極化波天線技術(shù)。極化隔離理想的極化完全隔離是沒(méi)有的。饋送到一種極化的天線中去的信號(hào)多少總會(huì)有那么一點(diǎn)點(diǎn)在另外一種極化的天線中出現(xiàn)。例如下圖所示的雙極化天線中，設(shè)輸入垂直極化天線的功率為10W，結(jié)果在水平極化天線的輸出端測(cè)得的輸出功率為10mW。在這種情況下的扱化隔鹿為X=10

21、Lg(10,000mW/10mW)=30水平極化，10mVV日尸I6、天線的輸入阻抗Zin與（自）輻射阻抗Z（對(duì)單天線而言）天線與傳輸線的連接處稱為天線的輸入端。天線輸入端呈現(xiàn)的阻抗叫做天線的輸入阻抗天線輸入端信號(hào)電壓與信號(hào)電流之比,稱為天線的輸入阻抗輸入阻抗具有電阻分量Rin和電抗分量Xin，即Zin=Rin+jXin。有功功率分量以損耗和輻射兩種方式耗散掉，而無(wú)功功率分量則住存在近區(qū)場(chǎng)中。電抗分量的存在會(huì)減少天線從饋線對(duì)信號(hào)功率的提取，因此，必須使電抗分量盡可能為零，也就是應(yīng)盡可能使天線的輸入阻抗為純電阻。事實(shí)上，即使是設(shè)計(jì)、調(diào)試得很好的天線，其輸入阻抗中總還含有一個(gè)小的電抗分量值。輸入阻

22、抗與天線的結(jié)構(gòu)、尺寸工作波長(zhǎng)（頻率）、周圍環(huán)境以及有關(guān)，嚴(yán)格的說(shuō)，純電阻性的天線輸入阻抗只是對(duì)點(diǎn)頻而言的。對(duì)于任一天線，人們總可通過(guò)天線阻抗調(diào)試，在要求的工作頻率范圍內(nèi)，使輸入阻抗的虛部很小且實(shí)部相當(dāng)接近50歐，從而使得天線的輸入阻抗為Zin=Rin=50歐，這是天線能與饋線處于良好的阻抗匹配所必須的。天線的輸入阻抗是天線饋電端輸入電壓與輸入電流的比值。天線與饋線的連接，最佳情形是天線輸入阻抗是純電阻且等于饋線的特性阻抗，這時(shí)饋線終端沒(méi)有功率反射，饋線上沒(méi)有駐波，天線的輸入阻抗隨頻率的變化比較平緩。天線的匹配工作就是消除天線輸入阻抗中的電抗分量，使電阻分量盡可能地接近饋線的特性阻抗。匹配的優(yōu)劣

23、一般用四個(gè)參數(shù)來(lái)衡量即反射系數(shù)，行波系數(shù)，駐波比和回波損耗，四個(gè)參數(shù)之間有固定的數(shù)值關(guān)系，使用那一個(gè)純出于習(xí)慣。日常應(yīng)用中，用的較多的是電壓駐波比和回波損耗。電壓駐波比：VSWR它是行波系數(shù)的倒數(shù)，其值在1到無(wú)窮大之間。駐波比為1，表示完全匹配；駐波比為無(wú)窮大表示全反射，完全失配。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，一般要求駐波比小于1.5，但實(shí)際應(yīng)用中VSWR應(yīng)小于1.2。兩叭J發(fā)射功率+J反射功率_J發(fā)射功率-J反射功率回波損耗：它是反射系數(shù)絕對(duì)值的倒數(shù)，以分貝值表示。回波損耗的值在0dB的到無(wú)窮大之間，回波損耗越大表示匹配越差，回波損耗越大表示匹配越好。0表示全反射，無(wú)窮大表示完全匹配。輻射阻抗ZRM自輻

24、射阻抗對(duì)單天線而言互輻射阻抗對(duì)天線陣而言7、天線的頻帶寬度（工作頻率范圍）無(wú)論是發(fā)射天線還是接收天線，它們總是在一定的頻率范圍（頻帶寬度）內(nèi)工作的。天線電參數(shù)保持在規(guī)定的技術(shù)要求范圍之內(nèi)的工作頻率范圍稱為天線的頻帶寬度?？煞譃椤胺较驁D帶寬”、“增益系數(shù)帶寬”、“阻抗帶寬”、“極化帶寬”。天線的頻帶寬度有兩種不同的定義：一種是指：在駐波比SWRW1.5條件下，天線的工作頻帶寬度；一種是指：天線增益下降3分貝范圍內(nèi)的頻帶寬度。具體的說(shuō)，天線的頻帶寬度就是天線的駐波比SWR不超過(guò)1.5時(shí)，天線的工作頻率范圍。一般說(shuō)來(lái)，在工作頻帶寬度內(nèi)的各個(gè)頻率點(diǎn)上,天線性能是有差異的，但這種差異造成的性能下降是可以

25、接受的。8、天線的功率容量天線發(fā)射所能承受的最大射頻功率，單位：瓦W。9、天線的效率（n）輸入到天線的射頻功率，由于天線系統(tǒng)中的熱損耗、介質(zhì)損耗、感應(yīng)損耗（懸掛天線的設(shè)備及大地的感應(yīng)損耗）而消耗一部分，因此不能全部變?yōu)殡姶挪ㄝ椛涑鋈?。天線效率表示天線是否有效的轉(zhuǎn)換能量，是天線重要參數(shù)之一，發(fā)射天線的效率n是指真正輻射出去的功率Pr與輸入到天線的總功率Pin（輻射功率Pr與天線損耗功率Ps的和）之比，即：n=Pr/Pin=Pr/（Pr+Ps）上式還可以用天線輸入端的輻射電阻Rro和損耗電阻Rs表示。即：n=IXRro/（IXRro+IXRS）=Rro/（Rro+RS）可見(jiàn)，要提高天線輻射效率，應(yīng)

26、設(shè)法提高輻射電阻，盡可能降低損耗電阻。從上面算式中很明顯的看出，天線效率總是小于1。輸入天線的射頻功率Pin未必等于發(fā)射設(shè)備的額定輸出功率P0，由于射頻電流是以導(dǎo)行電磁波的形式通過(guò)饋線傳輸?shù)教炀€端上口去的，輸入天線的功率與發(fā)射設(shè)備的額定輸出功率（也稱資用功率，即饋線上導(dǎo)行波的入射功率）之間的關(guān)系為：Pin=（1-|2）P0。其中：為反射系數(shù)。10、副瓣電平天線副瓣的最大值相對(duì)天線主瓣最大值的比，稱為副瓣電平，一般用分貝來(lái)表示，其定義為：101g（副瓣最大值功率/主瓣最大值功率）如：副瓣最大值與主瓣最大值相應(yīng)功率之比為0.01,則副瓣電平為-20dB。11、天線的有效長(zhǎng)度與有效接收面積由于實(shí)際天

27、線上各點(diǎn)的輻射電流的不均勻性，為了計(jì)算方便而等效的物理長(zhǎng)度。有效接收面積EA是衡量接收天線接收無(wú)線電波能力的重要指標(biāo)。接收天線在最佳狀態(tài)下所接收到的功率可以看成是被具有面積為“有效接收面積ae”的口面所截獲的垂直入射波功E率密度的總和。AE=（4R/入2）G。E12、天線的等效噪聲溫度TA進(jìn)入天線的噪聲主要來(lái)銀河系的宇宙噪聲和來(lái)自大地、大氣的熱噪聲。不同口徑的天線、不同頻段、不同仰角和不同環(huán)境，天線的噪聲都不相同。如在C波段，宇宙噪聲很小，主要是大地和大氣的熱噪聲。在Ku波段，這些噪聲也隨著頻率而增加。同一仰角時(shí)，天線尺寸越大波束越窄，因此天線的等效噪聲溫度TA（K）越小，但是隨著仰角加大，這

28、種差別變小。而同一接收天線尺寸時(shí)，天線仰角e越大，天線的等效噪聲溫度TA（K）越低，反之越小，TA越高。這是因?yàn)檠鼋窃叫?，信?hào)穿過(guò)大氣層厚度越大，從而氣象噪聲、大氣噪聲越強(qiáng)。天線接收的噪聲功率的大小可以用天線等效噪聲溫度TA來(lái)表示。TA表示接收天線向共軛匹配負(fù)載輸送的噪聲功率大小的參數(shù)，它并不是天線本身的物理溫度。接收天線輸出端的信噪比正比于（天線的增益與天線等效噪聲溫度TA的比值：g/ta）。接收系統(tǒng)的噪聲設(shè)計(jì)（略）13、軸向交叉極化隔離不同極化的接收隔離，單位：分貝，dB四、螺旋天線與微帶天線（一）、螺旋天線螺旋天線是一種載有行波電流的天線，具有寬頻帶和典型的圓極化特性，輸入阻抗近似為純電

29、阻。主要用于米波、分米波段。主要特點(diǎn)有：沿軸線方向有最大輻射；輻射場(chǎng)是圓極化波；天線導(dǎo)線上的電流按行波分布；每圈螺旋線上的電流分布繞Z軸以3頻率不斷旋轉(zhuǎn)。輸入阻抗近似為純電阻；具有寬頻帶特性；其輻射特性基本上決定于螺旋的直徑D與波長(zhǎng)入之比。螺旋天線的兩種典型的工作模式：法向模式和軸向模式法向模螺旋天線（NMHA）：也稱為螺旋鞭天線。其輻射場(chǎng)的最大方向垂直于螺旋天線軸。螺旋單圈的直徑D必須遠(yuǎn)小于一個(gè)波長(zhǎng)的長(zhǎng)度，D入，最好做到LA。屬電小天線。軸向模螺旋天線：其輻射場(chǎng)幾乎是標(biāo)準(zhǔn)的園極化波。有左旋與右旋兩種情況，取決于螺旋線的繞向。要求螺旋的周長(zhǎng)C約等于一個(gè)波長(zhǎng)。單一主波束?？梢越普J(rèn)為天線上的電流

30、是從饋點(diǎn)向外傳輸?shù)男胁?，電?chǎng)伴隨著行波電流一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在天線的末端便產(chǎn)生了圓極化波。螺旋天線的三種輻射狀態(tài)：1）邊射型（D/入0.18）-最大輻射方向在垂直于天線軸的法向上，稱法向模螺旋天線。其立體方向圖為一水平放置的空心園圈體。2）端射型（D/入=0.250.46）最大輻射方向在天線軸向上，稱軸向模螺旋天線。其立體方向圖為垂直放置的實(shí)心橄欖體。3）圓錐型（D/入0.46）-最大輻射方向與天線軸向之間有一夾角。其立體方向圖為一頭朝下的空心圓錐體?；疚锢韰⒘浚?D:螺旋的直徑/C:螺旋的周長(zhǎng)/S:螺距/a:螺距角/L:一圈的周長(zhǎng)/N:圈數(shù)/H:高度（軸向長(zhǎng)度）/d:導(dǎo)線的直徑應(yīng)用要點(diǎn)：按右

31、手螺旋方式繞制的螺旋天線，在軸向只能輻射或接收右旋園極化波。對(duì)按左手螺旋方式繞制的螺旋天線有同樣的道理。用螺旋天線作拋物面天線的初級(jí)饋源，如果拋物面天線接收右旋園極化波，則反射后右旋變左旋，因此螺旋天線必須是左旋的。反之亦然。由于螺旋天線當(dāng)螺旋的周長(zhǎng)C在（3/4-4/3）入的范圍內(nèi)均能保持端射型方向圖，軸向輻射接近圓形極化，因而螺旋天線的絕對(duì)帶寬可達(dá)1.78。螺旋天線的增益G與圈數(shù)N、螺距S有關(guān)，即與天線軸向長(zhǎng)度（高度h）有關(guān)；但當(dāng)N15以后，隨著高度h的增加，增益G增加不明顯，所以實(shí)際使用時(shí)圈數(shù)N般不超過(guò)15圈。為了大幅度提高增益G,可采用螺旋天線陣。饋電方式頂饋、底饋。工程設(shè)計(jì)估算公式（略

32、）（二）、微帶天線是由一塊厚度遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)的介質(zhì)板（介質(zhì)基片）和覆蓋在它的兩面上的金屬貼片構(gòu)成其中完全覆蓋介質(zhì)板的一片金屬貼片稱為接地板。另一面金屬貼片可做出一定的幾何形狀利用微帶線或同軸探針對(duì)該形狀金屬貼片饋電。按結(jié)構(gòu)特征分為兩大類：微帶貼片天線和微帶縫隙天線?；蚍譃橹C振型（駐波型）和非諧振型（行波型）。工作頻段：（100MHz-50GHz）；電性能多樣化：不同設(shè)計(jì)的微帶元，其最大輻射方向可以從邊射到端射范圍內(nèi)調(diào)整，易于得到各種極化。行波型微帶天線的損耗大、效率低；單個(gè)微帶天線功率容量小。分析方法：傳輸線法、腔模理論、格林函數(shù)法、矩量法、積分方程法等最大輻射方向在平面的法線方向，能得到單方向的寬瓣方向圖。特性:天線類型（普通）微帶天線空腔襯底印制天線剖面薄厚制作容易困難極化線、或園極化線、或園極化雙頻工作可能不可能形狀任意形狀任意形狀雜散輻射存在不存在帶寬1%-5%較窄10%增益低較咼特點(diǎn)損耗大、效率低、功率容量小、增益低、方向圖寬微帶天線的饋電側(cè)饋在側(cè)面通過(guò)微帶線