天线原理 天线基本参数

即：
F,fm fa ,x , E E r,m , ax
基本振子
基本电振子的归一化方向性函数为：
F,sin
对于一个理想的点源，其辐射场是无方向性的，在相同 距离处，任何方向场强大小均相等，归一化方向性函 数 F,1。
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第三章 天线基本参数
功率通量密度 也就是复坡印廷矢量的幅值
归一化功率方向图
副瓣方向通常是不需要辐射或接收能量的方向。因此， 天线副瓣电平愈低，表明天线在不需要方向上辐射或接收 的能量愈弱，或者说在这些方向上对杂散的来波抑制能力 愈强，抗干扰能力就愈强。因此，在天线设计中常有低副 瓣设计要求如基站的上旁瓣、雷达天线。 ➢4. 前后比
主瓣最大值与后瓣最大值之比，用分贝表示。
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面，此面上 0，方向函数为 FEsin。而H面为XOY 平面，此面上 2，方向函数为FH1 。
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第三章 天线基本参数
§ 3.3 方向图参数
实际天线或者阵 列天线的方向图比较 复杂，通常有多个波 瓣，包括主瓣（主波 束）、多个副瓣（旁 瓣）和后瓣（尾瓣）， 如图所示。
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幅度 分贝
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第三章 天线基本参数
2.立体方向图（三维）
半波对称振子与基本电 振子的方向图区别？
变化 和 得到的方向图为立体方向图，它综合描述了
天线在各个方向上的辐射情况。 下图是基本电振子的立体
方向图。
(a)7元八木天线
(b)三维球坐标 场强方向图
基本电振子的3D方向图
(c)三维直角坐标 场强方向图
f,E6 r,I0,rlsin
对 称 振 子 ： E j6 0 r I m e j rc o s (lc o s s i n ) c o s (l)
对称振子的方向图函数为 f()cos(lco ssin)cos(l)
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第三章 天线基本参数
为便于比较，通常采用归一化方向性函数F,来表示，
辐射方向图
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第三章 天线基本参数
§ 3.1 方向性函数 任何天线辐射的电磁波都不是均匀平面波，其辐射场
都具有方向性。所谓的方向性函数，就是在相同距离的条
件下天线的辐射场的相对值与空间方向,的关系，一般
用 f,来表示。
天线在空间任意方向 ( , ) 的电场强度 E ( , ) 的大小
天线与微波技术 科技重点实验室
第三章 天线基本参数
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第三章 天线基本参数
1、方向性函数 2、方向图（Radiation Pattern） 3、方向图参数 4、方向系数（Directivity） 5、天线效率 6、增益（Gain）
7、极化（Polarization） 8、有效长度 9、输入阻抗（Input Impedance） 10、辐射阻抗（Radiation Resistance） 11、频带宽度（Bandwidth)
可以表示为：
E(,)A0f(,)
A 0 与方向无关的常数
E(,) f (,)
A0
f ( , ) 就是场强方向图函数，并且只是 , 的函数
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第三章 天线基本参数
以基本电振子为例，其辐射电场强度可以表示成： 分量表达式
E r,, 6 r I0 s l i n 6 rI0 f,
方向性函数定义为：
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第三章 天线基本参数
3. E面、H面方向图
圆极化天线没 有E面和H面？
E面—包含最大辐射方向的电场矢量所在的平面。用E 面去截取立体方向图，则得到E面方向图。
H面—包含最大辐射方向的磁场矢量所在的平面。用H 面去截取立体方向图，则得到H面方向图。
对于基本电振子，E面是包含z轴的任一平面，例如XOZ平
第三章 天线基本参数
➢1. 半功率波瓣宽度（Half-power Beamwidth） 半功率波瓣宽度又称主瓣宽度或3dB波瓣宽度，是指
主瓣最大值两边场强等于最大值的0.707倍（最大功率密 度下降一半）的两辐射方向之间的夹角，通常用2 0.5 表示。
➢主况为22瓣下20.θ表零主宽，0示.功瓣度天5E。和率最又线2波大称的θ瓣值E为0面.宽两半5H和度边功。H（两面率F个方波ir零向束st 辐图宽Nu射的度ll 方主或Be向瓣3adm之宽B波w间度i束d的不t宽h夹等）度角，。，可一通分般常别情用记
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第三章 天线基本参数
天线方向图的定义：
天线辐射方向图或天线方向图
定义为“天线的辐射参量随空间坐 标的变化图形”，辐射参量包括天 线辐射的功率通量密度、场强、相 位和极化。
通常天线方向图在远场区确定， 并表示为空间方向坐标的函数—— 方向（图）函数，此时方向图的形 状就与距离无关。一般我们最关心 的是功率方向图和场强方向图。
第三章 天线基本参数
不同用途要求天线有不同的方向图。例如，广播电视发射 天线，移动通讯基站天线等，要求在水平面内为全向方向图， 而在垂直面内有一定的方向性以提高天线增益，见下图(a)；
对微波中继通讯、远程雷达、射电天文、卫星接收等用途 的天线，要求为笔形波束方向图，见下图(b)；
§ 3.2 方向图（Radiation Pattern）
将方向性函数以曲线方式描绘出来，称之为方向图。 它是描述天线辐射场在空间相对分布随方向 变化的图形。 通常指归一化方向图。
1.方向图分类
二维方向图
三维方向图
极坐标方向图 直角坐标方向图 球坐标方向图 直角坐标方向图
主平面：E 面方向图、 H面方向图
P(,) S(,) Sm(0,0)
显然可得功率归一化方向图与场强归一化方向图的关系：
P(,)F2(,)
分 F ( 贝 ,) 2 ： l0 F g ( ,) dB
F(,) P(,)
dB
dB
P (,) 1 lP g 0 (,) 1 lF g 0 2 (,)
dB
西安电. 副瓣电平（Side Lobe Level）
定义：副瓣最大值与主瓣最大值之比，一般用分贝表示，
即：
SLL 1l0gW m2l0gEm
W s
Es
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第三章 天线基本参数
通常，最靠近主瓣的第一个副瓣是所有副瓣中最大的， 为衡量辐射功率集中于主瓣的程度，引入第一副瓣电平 （First Side Lobe Level）的概念，它是第一副瓣最大值 与主瓣最大值之比。副瓣电平通常指第一副瓣电平。