微波与天线总结

对称阵子天线：

构成：有两根粗线和长度都相同的导线构成，中间为俩个馈电端

原理: 若电线上的电流分布已知，则由电基本阵子的辐射场沿整个导线的积分，便得到对称振子的辐射场。实际上，西振子天线可看成是开路传输线逐渐张开而成，而其电流分布与无耗开路传输线的完全一致，即按正弦驻波分布。

用途:对称振子分为半波对称振子和全波对称振子，半波对称振子广泛的应用于短波和超短波波段，它既可以作为独立天线使用，也可以作为天线阵的阵元，在微波波段还可以作为抛物面天线的馈源。

特点: 方向性比基本振子的方向性稍强一些，平均特性阻抗Z越低R和X随频率的变化越缓慢，其频率特性越好。所以，欲展开对称振子的工作频带，常利用加粗振子直径的方法。当h=λ/4n时，其输入阻抗是一个不大的纯电阻具有很好的频率特性，也有利于同馈线匹配，而在并联谐振点附近是一个高阻抗且输入阻抗随频率变化剧烈，特性阻抗不好。

阵列天线：

构成:将若干辐射单元按某种方式排列所构成的系统。构成天线阵地辐射单元，成为天线原或阵元

原理：天线的辐射场是各天线元所产生的矢量叠加，只要各天线元上的电流，振幅和相位分布满足适当的关系，就可以得到所需要的辐射特性

特点：天线阵的主瓣宽度和旁瓣电平是即相互依赖又相互对立的一对矛盾，天线阵方向图的主瓣宽度小，则旁瓣电平就高，反之，主瓣宽度大则旁瓣电平就低。均匀直线阵的主瓣很窄，但旁瓣数目多，电平高，二项式直线振的主瓣很宽旁瓣就消失了，旁瓣分散了天线的辐射能量，增加量接受的信噪比，但旁瓣又起到了压缩主瓣宽度的作用。

直立阵子天线：

构成:垂直于地面或导电平面架设的天线称为直立阵子天性

原理:单级天线可等效为一对对称振子，对称阵子可等效为一二元阵，但此时等效只是在地面或导体的上半空间成立。理想导电平面上的单级天线的辐射场可直接应用到自由空间对称振子的公式进行计算。

用途:广泛应用于长，中，短波及超短波段。

特点: 当h《λ时辐射电阻很低。单级天线效率也很低改善方法是提高辐射电阻降低损耗电阻。

水平振子天线：

构成: 水平振子天线又称双级天线，阵子的两臂由单根或多股铜线构成，为了避免在拉线上产生较大感应电流，拉线的长度应较小，臂和支架采用高频绝缘子隔开，天线与周围物体要保持适当距离，馈线采用600Ω的平行双导线。

原理:与直立天线的情况类似，无限大导电地面的影响可用水平阵子天线的镜像来代替，架设在理想导电地面上的水平振子天线的辐射场可以用该天线及其镜像所构成的二元阵来分析，但应注意该二元阵的天线元是同幅反相的。

用途:经常用于短波通信电视或其他无线电系统。

特点:架设和馈电方便，地面电导率的变化对水平振子天线的影响较直立天线小，工业干扰大多是垂直极化波，因此，用水平振子天线可以减少干扰对接收的影响。

引向天线:

构成：又称为八木天线，它由一个有源振子及若干个无源振子组成，在无源振子中较长的一个为反射器，其余为引向器

用途：广泛用于米波，分米波的通信、雷达、电视及其它天线电流

原理：引向天线实际上也是一个天线阵，与前述天线相比不同的是它是对其中一个振子馈电，

其余振子则是靠与馈电振子之间的近场耦合所产生的感应电流来激励的，而感应电流大小取决于振子的长度及其间距

特点：使天线的方向性增强，但由于各振子之间的相互影响又使天线的工作频带变窄，输入阻抗降低，不利于与馈线的匹配。

电视发射天线

特点：频率范围宽，覆盖面积大，有零辐射方向，天线及其电场平行于地面，为了扩大服务范围，发射天线必须家架在高大建筑的顶端或专用的电视塔上，这就要求天线必须承受一定的风荷，防雷等。还要求天线在水平面内无方向性。

移动通信基站天线

特点：有足够的机械强度和稳定性，垂直极化，根据组网方式的不同，如果是顶点激励，采用扇形天线，如果是中心激励采用全向天线，为了节省发射机功率，天线增益应尽可能的高，为了提高天线效率及带宽，天线与馈线应良好匹配

结构：VHF和UHF移动通信基站天线一般是有馈源和角形反射器俩部分组成的，为了获得较高的增益，馈源一般采用并馈共轴阵列和串馈共轴阵列两种形式，为了承受一定的风荷，反射器可以采用条形结构

用途：米波，分米波

特点：体积小，增益高，垂直极化，水平面内无方向性

螺旋天线;

结构：讲导线绕制成螺旋形线图而构成的天线称为螺旋天线，通常它带有金属接地板，有同轴线馈电，同轴线的内导体与螺旋线相接，外导体与接地板相连

原理;由于法向模螺旋天线的电尺寸较小，其辐射场可以等效为电基本振子与磁基本振子，辐射场的叠加且它的电流，振幅相等，相位相同。

用途：法向模螺旋天线的辐射效率和增益都较低，主要用于超短波手持式通信机

行波天线：

用途：广泛应用于短波和超短波波段。

特点：具有较好的单向的辐射特性，较高的增益及较宽的带宽，但效率不高。

原理：行波天线是由导线末端接匹配负载来消除反射波而构成的。

构成：由导线和匹配构成。

宽频带天线：

特点：阻抗方向图等电特性在一倍频程或几倍频程内无明显变化。

原理;当工作频率变化时天线的尺寸随之改变即保持电尺寸不变则能在很宽频带范围内保持辐射特性。

结构：形状仅取决于角度与其他尺寸无关，具有终效应弱现象。

用途:等角螺旋天线、对数周期天线在超短波和短波波段广泛应用

缝隙天线：

结构：在同轴线波导管或空腔谐振器的导体壁上开一条或数条窄缝是电磁波通过缝隙向外空间辐射而形成一种天线。

原理：对偶原理，理想缝隙天线的方向函数与同长度的对称振子的方向函数E面和H面相互交换。波导的内壁上有电流分布，管壁上的缝隙天线切割电流线，缝隙受到激励而向外产生辐射，形成波导缝隙天线。为加强缝隙天线的方向性，可以在波导上按一定规律开一系列尺寸相同的缝隙，构成波导缝隙阵。

特点：缝隙天线具有轮廓低、重量轻、加工简单、易于与物体共形、批量生产、电性能多样化、宽带和与有源器件和电路集成为统一的组件等诸多特点，适合大规模生产，能简化整机

的制作与调试，从而大大降低成本。厚度很小，结构牢固，馈电方便，但容量不高，频带较

窄。

用途：缝隙天线自上世纪中叶以来有了很大的发展，广泛用于地面、舰载、机载、导航等各个领域。由于缝隙阵列天线对天线口径面内的幅度分布容易控制，口径面利用率高，体积小，

易于实现低或极低副瓣等特点，因而使其获得广泛使用。

微带天线：

结构:由一块厚度远小于波长的戒指（称为介质基片）和覆盖在它上面的金属片构成的，其

中完全覆盖介质板一片成为接地板，而尺寸可以和波长相比拟的另一篇称为辐射元，辐射元

的形状可以是方形，矩形，圆形和椭圆形。

原理:由于基片厚度h《λ场沿h方向均匀分布，在最简单的情况下，场沿宽度ω方向也没

有变化而仅在长度方向上有变化，在两开路端的电场均可以分解为相对于接地板的垂直分量

和水平分量，两垂直分量的方向相反水平分量方向相同，因而在垂直于地板的方向，两水平

分量电场所产生的远区场同相叠加，两垂直分量电场所产生的场反相相消，因此两开路端的

水平分量可以等效为无限大平面上同相激励的两个缝隙即微带天线可以等效为由两个缝隙

所构成的二元阵列。

特点:体积小，重量轻，低剖面。波瓣较宽，方向系数较低，频带窄，损耗大交叉极化大，

单个微带天线的功率容量小等

用途广泛用于100MHz~50GHz的频率范围。

智能天线：

结构: 由天线阵和算法构成。是数字信号处理技术与天线有机结合的产物。

原理:它将每个用户信号分为D路（D为天线单元数），并分别以W11 W12…….Wmd加权，

得到M*D路信号（M为用户数），然后将相应的M路信号以不同的加权系数组合而成，因

此信号的波形是不同的，从而构成了M个信道方向图。

特点:具有较高的接受灵敏度，使空分多址系统成为可能，消除在上下链路中的干扰，抑制

多径衰落效应。

用途: 提高移动通信的性能。

旋转抛物面天线

结构:由两部分组成，其一是抛物线绕其焦轴旋转而成的抛物反射面，反射面一般采用导电

性能良好的金属或其他材料上敷以金属层制成，其二是置于抛物面焦点处的馈源。

原理:几何光学反射定理,能量守恒定理.

特点:1张角ψ一定时,馈源方向函数Df(ψ)变化越快,方向图越窄,则口径场分布越不均匀,口

径利用因数越低.2 馈源方向函数Df(ψ)一定时, 张角ψ越大,则口径场分布越不均匀,口径

利用因数越低..3张角ψ一定时,馈源方向函数Df(ψ)变化越快, 方向图越窄,则口径截获因数

越高. 馈源方向函数Df(ψ)一定时, 张角ψ越大,则口径截获因数越高.4由于抛物面几乎不

存在热损耗,即η≈1，所以G≈D.5抛物面天线的方向性很大程度上依赖于馈源.

用途:在通信,雷达和射电天文等系统中广泛应用.

卡塞格伦天线

结构;由主反射面,副反射面和馈源三部分组成.主反射面是有焦点在F焦距为f的抛物面绕

其焦轴旋转而成,副反射面是由一个焦点在F1另一个焦点在F2的双曲线饶其焦轴旋转而成,

主副面的焦轴重合,馈源通常采用喇叭.位于实焦点F2上.

原理: 卡塞格伦天线可以用一个口径尺寸与原抛物面想同,但焦距放大了A倍的旋转抛物

面天线来等效,且具有相同的场分布,这样就可以利用前面介绍的旋转抛物面天线的理论来分

析卡塞格伦天线的辐射特性和各种电参数.

特点: A.由于天线有两个反射面，几何参数增多，便于按照各种需要灵活地进行设计。B.

可以采用短焦距抛物面天线做主反射面，减小了天线的纵向尺寸。C.由于采用了副反射面，馈源可以按装在抛物面顶点的附近，使馈源和接收机之间的传输线缩短，减小了传输线损耗所造成的噪声。

用途: 主要用于卫星地面站,单脉冲雷达和射电天文等系统中