第六章寬頻帶天線

第六章寬頻帶天線第1頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三寬頻帶天線現(xiàn)代通信中，許多情況下要求天線具有較寬的工作頻帶特性，比如擴(kuò)頻信號帶寬就是原始信號帶寬的10倍，再如通信偵察等領(lǐng)域均要求天線具有很寬的頻帶。按工程上的習(xí)慣用法，若天線的阻抗、方向圖等電特性在一倍頻程或幾倍頻程范圍內(nèi)無明顯變化，就可以稱該天線為寬頻帶天線；若天線在更大的頻程范圍內(nèi)（比如10倍以上）工作，而其阻抗、方向圖等電特性無明顯變化，就稱該天線為非頻變天線。非頻變天線要求各項電指標(biāo)具有極寬的頻帶特性。第2頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三§1螺旋天線理解寬頻帶天線的角度條件和終端條件了解平面等角螺旋天線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)理解平面等角螺旋天線寬頻帶的工作原理了解阿基米德螺旋天線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)理解阿基米德螺旋天線寬頻帶的工作原理第3頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三§1.1寬頻帶天線的條件如果能設(shè)計出一種與幾何尺寸無關(guān)的天線，則其性能就不會隨頻率的變化而變化了。使天線能在很寬的頻帶范圍內(nèi)保持相同的輻射特性，這就是非頻變天線。事實上，天線只要滿足角度和終端效應(yīng)弱這兩個條件，就可以實現(xiàn)非頻變特性，或者說寬頻帶特性。第4頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三1、角度條件滿足角度條件是指天線的形狀僅取決于角度，而與其他尺寸無關(guān)。換句話說，當(dāng)工作頻率變化時，天線的形狀、尺寸與波長之間的相應(yīng)關(guān)系不變。第5頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三2、終端效應(yīng)弱如果天線上的電流衰減很快，則天線輻射特性主要由載有較大電流的那部分決定，而其余部分作用較小，若將其截去，對天線的電性能影響也不大，這樣的有限長天線就具有近似無限長天線的電性能，這種現(xiàn)象就稱為終端效應(yīng)弱。終端效應(yīng)的強(qiáng)弱取決于天線的結(jié)構(gòu)。第6頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三§1.2平面等角螺旋天線第7頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三§1.3阿基米德螺旋天線這一天線的主要輻射集中在r=λ/2π的螺旋線上，這稱為有效輻射帶。隨著頻率的變化，有效輻射帶也隨之而變，但由此產(chǎn)生的方向圖的變化卻不大，故阿基米德螺旋天線也具有寬頻帶特性。第8頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三§2對數(shù)周期天線對數(shù)周期天線在短波、超短波和微波波段范圍獲得了廣泛應(yīng)用。對于非頻變天線的另一種概念是：如果使天線的結(jié)構(gòu)尺寸都按特定的比例常數(shù)變化，那么工作頻率變化（或）倍后，天線又呈原來的結(jié)構(gòu)和特性。由這個概念得到的天線，稱為對數(shù)周期天線（Log-PeriodicalAntenna，簡稱LPA）。對數(shù)周期天線的基本特點(diǎn)是：天線的性能隨工作頻率作周期性變化，在一個周期內(nèi)，天線的性能只有微小的變化，因而可以近似認(rèn)為它的性能具有不隨頻率而變化的非頻變特性。第9頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三§2.1齒狀對數(shù)周期天線齒狀對數(shù)周期天線的基本結(jié)構(gòu)是將金屬板刻成齒狀，如下圖所示第10頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三§2.2對數(shù)周期偶極子天線對數(shù)周期偶極子天線（LogPeriodicDipoleArray，簡稱LPDA）是由N個長度不同的對稱振子，按一定間距排列在同一平面內(nèi)構(gòu)成的。各振子末端的連線交于一點(diǎn)，稱做頂