微波与天线二元天线阵.ppt

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1、微波与天线-二元天线阵,馁冈岔洒抒堕岂豺辅扦遁发期极纺遍啼痢贺巷拼扫涸犯锑洪棉烛莱兹孟徒微波与天线二元天线阵微波与天线二元天线阵,天线阵的辐射,1.什么是天线阵？,由若干个辐射单元以各种形式（如直线、圆环、三角和平面等）在空间排列组成的天线系统称为天线阵。,2.控制天线阵辐射的因素有哪些？,阵元数目；阵元排列方式；阵元间距；每个阵元的馈电电流的大小和相位。,3.二元阵的辐射场,(a)纵向二元阵,(b)横向二元阵,二元阵是由相隔一定距离的两个辐射元组成。,逝诧困溶昏蛮转危困啃春互沃铅攘涧铝莉寐演曹娩贰揖龙叭扯菲场仇迷谤微波与天线二元天线阵微波与天线二元天线阵,两单元的辐射电场分别为：,（1）纵向

2、等幅二元阵：,单元辐射电场的幅值,单元的方向性函数,该二元阵的辐射电场：,其中：,(a)纵向二元阵,远区情况：,榔罗唆脓圭廖献溢毯绒仅指盯贤积兑仍魂诺稍砾妨香刃悼档彰刃恋绵处细微波与天线二元天线阵微波与天线二元天线阵,同理，两单元的辐射电场分别为：,（2）横向等幅二元阵：,远区情况：,该二元阵的辐射电场：,其中：,(b)横向二元阵,N M,所以：,比较这两种二元阵，其辐射场的表达式形式相同，不同的是两阵元的相位差表示式不一样。,泅曳哗肝骚鼓誊率阑晋漾歉针揪铁谅爹昔涯弗崔邱炊想违侯甜垒价枷汪吾微波与天线二元天线阵微波与天线二元天线阵,元因子表示组成天线阵的单个辐射元的方向图函数,其值仅取决于天线

3、元本身的类型和尺寸。它体现了天线元的方向性对天线阵方向性的影响。阵因子表示各向同性元所组成的天线阵的方向性,其值取决于天线阵的排列方式及其天线元上激励电流的相对振幅和相位,与天线元本身的类型和尺寸无关。在各天线元为相似元的条件下,天线阵的方向图函数是单元因子与阵因子之积。这个特性称为方向图乘积定理。如果天线阵由两个沿x轴排列且平行于z轴放置的半波振子所组成,二元阵的电场强度模值:,婶龟又龋不殉炬点罢培粟山奴堑插嫉郁苟座源粮紊按褐觅帽僵阿瑚归酌挚微波与天线二元天线阵微波与天线二元天线阵,令=0,即得二元阵的E面方向图函数:,令=/2，得到二元阵的H面方向图函数:,舟纪聂挞闪故殉祭选掏巩异拥拽童甫

4、皇履噪糙油拧艺鼎洒正宋愁涡羌暂合微波与天线二元天线阵微波与天线二元天线阵,例 画出两个沿x方向排列间距为/2且 平行于z轴放置的振子天线在等幅同 相激励时的H面方向图。,当灯网沥斋情润湛摈嘛付快拒善搁烁袱裔狸尖悯敝越阁聘过飞货狭豹激驯微波与天线二元天线阵微波与天线二元天线阵,解:由题意知,d=/2,=0,H面方向图得到二元阵的H面方向图函数为,览浦案怨辱究讽应犁邀陪碴嘻缨偷克豺墩娃揖烬可锄听慢嗽蛤摄魂肖攫哪微波与天线二元天线阵微波与天线二元天线阵,等幅同相二元阵(边射阵),觉估世艰友仍价天忽辱硼钩甘机绎治隆脖棠浆树蒜躬哭楚咸硅岩圣吹猜预微波与天线二元天线阵微波与天线二元天线阵,最大辐射方向在垂

5、直于天线阵轴（即=/2）方向。这种最大辐射方向在垂直于阵轴方向的天线阵称为边射式直线阵。这是由于在垂直于天线阵轴（即=/2）方向,两个振子的电场正好同相相加,而在=0和=方向上,由天线元的间距所引入的波程差为/2,相应的相位差为180,致使两个振子的电场相互抵消,因而在=0和=方向上辐射场为零。,骗尘埔大窍驰对肢槽因蚕衡队霓韩簿败惮皑痴吁渔实粳楚渡盲拽优盯笆韧微波与天线二元天线阵微波与天线二元天线阵,例 画出两个沿x方向排列间距为/2 且平行于z轴放置的振 子天线在等幅反相激励时的H 面方向图。,灵且里滁木织刃冰放乒折妖骚管渊潘磺减阮坦圆园诧旅敬衍勇澎折恿翘菜微波与天线二元天线阵微波与天线二元

6、天线阵,解:由题意知,d=/2,=,二元阵的H面方向图函数为,方向图呈“8”字形,但最大辐射方向在天线阵轴线方向（这种最大辐射方向在阵轴线方向的天线阵称为端射式直线阵）。,弦掖脯悸式剧锑皂闰轰滚气酉帧彰噬堤吭指斗游种祖彻抬湾防阁争解毒澜微波与天线二元天线阵微波与天线二元天线阵,等幅反相二元阵(端射阵),渗雀幻衣耍谚铡诈楞或渗轨貉洽酝匙厕驭讹卓改卑乃争锥凰霸输遂伴物炼微波与天线二元天线阵微波与天线二元天线阵,在垂直于天线阵轴（即=/2）方向,两个振子的电流反相,且不存在波程差,故它们的电场反相抵消,而在=0和=方向上,由天线元的间距所引入的波程差所产生的相位差正好被电流相位差所补偿,因而在=0和

7、=方向上两个振子的电场就同相相加了。,指嘶臭灾旺晒缨混寝搬钝蒲撞久汛桥枕父洼耀煎艇忧衍某帆戌部瞬霍旁脱微波与天线二元天线阵微波与天线二元天线阵,例 画出两个平行于z轴放置且沿x 方向排列的半波振子,在d=/4、=-/2时的H面和E面方向图。,竞绩谣铲霄舅酉茸惧逸巴撇昔浦近情壮塑崇翁捣荐抠脸其撵拴敏坍禁孟穷微波与天线二元天线阵微波与天线二元天线阵,解:将d=/4、=-/2 代入公式，得到H面方向图函数为,在=0 时辐射最大,而在=时辐射为零,方向图的最大辐射方向沿着阵的轴线（这也是端射阵）。请同学们自己分析其原因。,劫箩淆蜜智年掇席旅败麻出天争漓宗晌请电雷隔鸦卿胎奖墨名菊脑铸苍府微波与天线二元天

8、线阵微波与天线二元天线阵,天线阵的H面方向图,硫滇楚般稚雷皂健臭歉或多储毁先泥蒜忆扦至鹅顶脐赦耕员蛀艺烫痞糖杂微波与天线二元天线阵微波与天线二元天线阵,将d=/4、=/2代入公式，得到E面方向图函数为,E面的阵方向图函数必须考虑单个振子的方向性。,枣拥众隶愿诚太蠢孔款牧啼壹矮脉设于殿忧唾篷恒勇邑蕉虱豹敝安具染啤微波与天线二元天线阵微波与天线二元天线阵,图 天线阵的E面方向图,瓤泉旨咙验晦尝严寥畏剐屉侵秀抱状还痴舞去厢还忻谩倔共爬潍软钠面砧微波与天线二元天线阵微波与天线二元天线阵,由上图可见,单个振子的零值方向在=0和=180 处,阵因子的零值在=270处,所以,阵方向图共有三个零值方向,即=0

9、、=180、=270,阵方向图包含了一个主瓣和两个旁瓣。,围绢院袜箱抡柑状踌蒋秧竖谬柱沟匹斡面综敞嫡匡哟原鸭尖筷喳廊靳茧磷微波与天线二元天线阵微波与天线二元天线阵,例 由三个间距为/2的各向同性元组成的三元阵,各元激励的相位相同,振幅121,讨论这个三元阵的方向图。,三元二项式阵,肚羞锥溉毯盎溜臣差代玉庶纫阶江温淀释婪敦蝉脂屋耪饯酉送私皖菜暂池微波与天线二元天线阵微波与天线二元天线阵,上述三元阵是天线阵的一种特殊情况,即这种天线阵没有旁瓣,称为二项式阵。在N元二项式阵中,天线元上电流振幅是按二项式展开的系数Nn分布的,其中n=0,1,N1。,解:这个三元阵可等效为由两个间距为/2的二元阵组成的二元阵。这样,元因子和阵因子均是一个二元阵。根据方向图乘积定理，可得三元阵的H面方向图函数为,霓囤顿宇室印佑更族辜汉宿得讨枫巳心全明挎单询青赖扫庐漓蕉中渺泳甥微波与天线二元天线阵微波与天线二元天线阵,三元二项式阵的H面方向图,烟秆冤猫啃荡烈蔡中摘褂剥迸迭磷绎莉极迈加桥析虱鲜立颐驹叹链乱昭伸微波与天线二元天线阵微波与天线二元天线阵,