天线原理 第一章 绪论ppt课件.ppt

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1、第一章 绪论,天线概念,一,二,天线的发展简史,三,天线的类型,四,天线的应用,什么是天线？把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间.收集无线电波并产生电 磁信号,1.1天线概念天线是无线系统的重要部件,它是现代信息社会的电子眼,顺风耳。天线定义用来辐射或接收电磁波的装置；一种导行波与自由空间波的转换器件或换能器。天线的作用在于辐射和接收无线电波，然而能辐射或接收电磁波的东西不一定都能用作天线，因为效率可能很低。要有效地辐射或接收电磁波，天线在结构和形式上应满足一定的要求。,1.2天线简史1、1887,赫兹(Heinrich Rudolf Hertz,1857-1894) 1831年法拉

2、第(Michael Faraday,1791-1867)发现 1873年麦克斯韦(James Clerk Maxwell, 1831-1879)完成的电磁理论，由德国的赫兹首次在实验室证实。,赫兹的实验采用终端加载的半波偶极子作为发射天线，半波谐振方形环作为接收天线。感应线圈的作用是在偶极子的间隙处产生火花，从而使几米远处的环天线的间隙处产生火花。这是世界上第一次的无线电波连接，偶极子和环是世界上的第一个天线系统。,赫兹的实验不仅证实麦克斯韦的电磁理论，更为无线电、电视和雷达的发展找到了途径。,赫兹,2、1901,马可尼(Guglielmo marconi,1874-1937,1909年诺贝尔

3、物理学奖) 1901年马可尼成功实现横穿大西洋(英国-加拿大) 的无线电通信。 位于英国Poldhu的发射天线由约50根斜拉导线组成,用悬于60米高的木塔间的钢索支撑。 位于加拿大Newfoundland的接收天线是200米长的导线,由风筝牵引。,马可尼，享有“无线电之父”的美誉。在发明后，由于“共和国号”和“泰坦尼克号”海难事件，其发明表现在海事上的价值使马可尼被奉若神明。因为在无线电问世前，船舶在海上是完全孤立的，即使是岸上或临近船舶上的人也无法给予提醒。,马可尼的方锥天线,3、雷达的发展 随着二战期间雷达的出现,无线电频谱才得到了更为充分的利用。战时的雷达催生了大批现代天线如巨大的反射面

4、天线、相控阵雷达、透镜天线及波导缝隙天线阵。,波导缝隙天线阵,反射面天线,4 . 移动通信GSM900/1800： 824-960MHz/1710-1880 PCS通信系统的频段：1850MHz1990MHzUMTS:1710-2170MHz三大运营商制式（3G）：电信：CDMA2000(FDD)825-835MHz ,870-880MHz联通：WCDMA(FDD) 1920-2170MHz移动：TD-SCDMA(TDD) 1880-1920MHz, 2010-2025MHzLTE(移动4G)中国移动分别为1880-1920MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz；中国联通获

5、得分别为2300-2320MHz、2555-2575MHz；中国电信获得分别为2370-2390MHz、2635-2655MHz,移动基站天线,移动通信天线类型,缩短套筒振子,常规套筒振子,数值方法计算方法: 矩量法(Mothod of Moment MoM、有限差分法(Finite Difference Method,FDM)、有限元法(Finite element Method, FEM)、几何绕射理论(Geometrical Theory of Diffraction,GTD)和物理绕射理论(Physical Theory of Diffraction,PTD)等的引入大大推进了天线技术

6、的发展,促进了天线分析和设计技术的逐渐成熟。 现在天线的设计不再是修修补补(cut and try)的方法,已经跨入了一个整体系统级的设计阶段(各种计算软件CST、HFSS、FEKO等)。,1.3天线类型 为了满足不同的用途和要求，出现了种类繁多，形式多样，性能各异的天线。天线按波段、外形、工作原理、使用范围等分成不同种类。用途：发射天线，接收天线，收发共用。范围：通信，雷达，导航，测向，广播，电视特性：方向定向，全向； 波束针形波束，扇形波束； 极化线，圆，椭圆极化； 频带宽带，窄带； 电流分布行波，驻波。形状：菱形，鱼骨形，环形，螺旋形，喇叭，反射面等,方向图象一个“汽车轮胎”,1、线天线

7、(Wire Antennas) 偶极子(Dipole)、单极子(Monopole)、环(Ring)和螺旋(Helix)天线等。,2、口径天线(Aperture Antennas) 矩形波导(Rectangular Waveguide)、角锥喇叭(Pyramidal Horn)、圆锥喇叭(Conical Horn)等,3、微带天线(Microstrip Antennas) 矩形贴片(Rectangular Patch)、圆形贴片(Circular Patch)、缝隙微带天线(Slot Coupled Patch),4、阵列天线 (Array Antennas)八木宇田阵列(Yagi-Uda Ar

8、ray)、口径阵列(Aperture Array)、微带贴片阵列(Microstrip Patch Array)和波导缝隙阵列(Slotted-Waveguide Array),5、反射面天线(Reflector Antennas) 前馈抛物面(Parabolic Reflector with Front Feed)、卡赛格伦抛物面(Cassegrain Parabolic Reflector)、角反射器天线(Corner Reflector),6、透镜天线(Lens Antennas)凸透镜(Convex-Plane)、双凸透镜(Convex-Convex)、凹透镜(Concave-Plan

9、e)、双凹透镜(Concave-Concave)。还可以分为Rotman透镜天线、龙伯透镜天线和介质透镜天线。,1.4电磁波段波段：应用于不同波段的天线可按波段起名，如表1。,表2 常用微波波段,天线发展趋势：高增益、小型化、宽频带、多频段、高频率和集成化等方向。,1.4天线应用,机载天线（预警机）,舰载天线（052C 驱逐舰）,车载天线（坦克）,车载鞭天线,车载一维相扫波导裂缝天线阵,中国红旗9相控阵雷达制导车（防控导弹）,航母天线,舰载相控阵天线,预警机2000,澳大利亚购买的预警机,波导裂缝天线(蘑菇、盘子、鼓包、背鳍、平衡木),X波段相控阵雷达“X波段雷达”被视为全世界最先进的军用雷达，可以预先探知导弹的发射，并追踪导弹的轨迹，诱导反导系统摧毁敌方导弹,F-22（共形天线）,直19-武装侦察直升机,武直十,美国无人侦察机,星载抛物面天线,星载圆环天线阵,空空导弹,地空导弹,多馈源卫星电视接收天线,电视接收天线 （八木天线）,车载GPS天线（圆极化微带天线）,点对点微波接力天线,普通基站天线,基站天线天馈系统,仿生树基站天线,空调美化天线,小区蘑菇天线,小区路灯美化天线,室内分布天线,无线局域网天线,脊喇叭天线(天线测量),