天线与电波传播_宋铮_习题答案
天线与电波传播练习题
天线与电波传播练习题1. 什么是天线？天线是用来接收或发送电磁波的装置，它能够将电磁波与电流相互转换。
天线一般由导体材料制成，如金属，可以是直线型的、曲线型的或是阵列型的。
2. 天线的主要作用是什么？天线作为电磁波与电流之间的转换器，主要用于电磁波的传输和接收。
通过天线，电磁波可以被发送到远处，也可以被接收到远处。
3. 天线的种类有哪些？常见的天线种类包括定向天线、全向天线和扬声器等。
定向天线主要用于长距离通信，如卫星通信和雷达；全向天线则主要用于接收广播和电视信号；扬声器则是将电信号转化为声音信号的一种天线。
4. 电波的传播方式有哪些？电波的传播方式主要有地面传播、天波传播和空间传播等。
地面传播是指电波直接在地面上传播的方式，适用于较短距离的传输；天波传播是指电波经过天空进行传播，适用于较远距离的传输；空间传播是指电波在空间中传播的方式，适用于卫星通信等。
5. 电波在传播过程中会发生什么？在电波传播的过程中，会受到多种因素的影响，如传播路径的障碍物、电离层的影响、多径效应等。
这些因素会导致电波的衰减、传播速度的变化以及传播路径的弯曲。
6. 如何提高天线的接收效果？要提高天线的接收效果，可以采取以下措施：- 使用高增益的天线，以增加接收到的信号强度。
- 将天线安装在较高的位置上，避免被物体遮挡，以达到更好的接收效果。
- 使用天线增益器来增强信号的放大效果。
- 减少电波传播路径上的障碍物，如移动电话信号塔附近的大楼等。
7. 电波的频率对传播有什么影响？电波的频率对传播有着重要的影响。
一般来说，低频电波能够更好地穿透建筑物和障碍物，但传输距离相对较短；高频电波能够传输较远的距离，但对建筑物和障碍物的穿透性不如低频电波。
8. 天线在通信中的应用有哪些？天线在通信中有广泛的应用，如：- 无线电广播和电视广播中使用的全向天线，用于接收广播信号。
- 手机通信中使用的天线，用于发送和接收手机信号。
- 卫星通信中使用的定向天线，用于与地球上的接收站进行通信。
精品文档-天线与电波传播(第二版)(宋铮)-第12章
第12章 天波传播 12.2 无线电波在电离层中的传播
12.2.1
当不考虑地磁场影响时，电离层等效相对介电常数为一标
量εr，若满足ω2>>υ2条件，同时将m=9.106×10-31kg，ε0=
×10-9 F1/m，e=1.602×10-19C，代入式(12-1-7)，得 36π
(12-2-1)
r
1
第12章 天波传播
12.1 电离层概况 12.2 无线电波在电离层中的传播 12.3 短波天波传播 12.4 中波天波传播的介绍 习题十二
第12章 天波传播
12.1 电 离 层 概 况
12.1.1 包围地球的是厚达两万多千米的大气层，大气层里发生的运动 变化对无线电波传播影响很大，对人类生存环境也有很大影响。 地面上空大气层概况如图12-1-1所示，在离地面约10～12 km(两极地区为8～10 km，赤道地区达15～18 km)以内的空间 里，大气是相互对流的，称为对流层。
(12-2-5)
f的电波，能从电离层最大电子密度 Nmax处反射回来的最高频率由上两式可得
fmax
80.8N max
cos2 0
fc sec0
(12-2-6) 对于一般的斜入射频率f及在同一N处反射的垂直入射频
率fv之间， 也有类似的关系： (12-2-7)
(1) 电离层反射电波的能力与电波频率有关。在入射角θ0 一定时，电波频率越低，越易反射。
(2) 电波在电离层中的反射情况还与入射角θ0有关。当电 波频率一定时，入射角越大，越易反射。
第12章 天波传播
能满足θn＝90 下来，如图12-2-3
的条件，从而使电波从电离层中反射
当电波垂直向上发射即θ0=0°时，能从电离层反射回来的 最高频率称为临界频率 (Critical Frequency)，用fc表示。将 θ0＝0°，Nn=Nmax代入式(12-2-4)，可得临界频率为
天线与电波传播第3,4,5章习题详解
第三章
3.1、两半波对称振子分别沿 x 轴和 y 轴放置，其中的电流振幅相同，相位差为 90 。试求该
°
组合天线在 z 轴的辐射场，并说明在 z 轴上属于何种极化。 解： E = Eθ + Eϕ = j
在 z 轴上属于圆极化。
60 I1 − jkr e {[ − cos ϕ − j sin ϕ ] eθ + [sin ϕ − j cos ϕ ] eϕ } r
j 0°
a2 的方 4
的有源半波振子和一个无源半波振子
0 = I m1Z 21 + I m 2 Z 22
由上式可解得：
Im2 = me j β I m1
其中： m =
2 2 + X 12 R12 2 2 + X 22 R22
β = π + arctg
，
j 217
X 12 X − arctg 22 R12 R22
方向函数中 sin[ 即： θ m = arccos(1 −
λ
2l
) = 23.6
4.5 、一个可展开式螺旋线天线，其中心工作频率为 1.7GHz ，总长为 78.7cm ，直径为
4.84cm ，螺距角为 11.7° 。计算此螺旋天线的圈数、增益、半功率波瓣宽度以及轴比。
解：螺距角： α = tan (
F (θ , ϕ ) =
sin θ h ,θ h < θ < π − θ h sin θ
4π
代入方向性系数计算公式
D=
2π π −θ h
∫ θ∫
0
F (θ , ϕ ) sin θ dθ dϕ
2
h
可得
D=
1 sin θ h ln[cot(θ h / 2)]
天线与电波传播课后作业资料
4 . 已知某对数周期偶极子天线的周期率τ=0.88， 间隔因子 σ＝0.14， 最长振子全长L1=100 cm， 最短振子长25.6 cm，试估
算它的工作频率范围。
解 因为τ=0.88， σ=0.14， 则
由L1=K2λL和LN=K2λH， 可得
第10章 电波传播的基础知识
1. 推导自由空间传播损耗的公式, 并说明其物理意义。 解 自由空间传播损耗是指当发射天线与接收天线的 方向 系数均为1时， 发射天线的辐射功率Pr与接收天线的最佳接收 功率PL之比， 即 方向系数D=1的发射天线的功率密度为
25. 欲采用谐振半波振子收看频率为171 MHz的六频道电 视节目， 若该振子用直径为12 mm的铝管制作， 试计算该天线 的长度。
解 由频率f=171 MHz可知， λ=c/f=1.754 m， 则半波振 子的长度为2l=λ/2=0.8772 m， 所以2l/a=146。
已知2l/a=350时， 缩短率为4.5%； 2l/a=50时， 缩短率为 5%， 则由内插公式可求得2l/a=146时， 缩短率为4.84%。
0.2λmax<l<0.7λmin 式中, λmax和λmin分别为该振子工作的最大波长和最小波长。
现在2l=40 m， 即l=20 m， 则要求
0.2λmax<20 m和 0.7λmin>20 m
于是， 可得该天线工作的频率范围为3 MHz<f<10.5 MHz。
12. 一个七元引向天线， 反射器与有源振子间的距离是
解 由于该广播卫星系统的下行中心工作频率f=700 MHz, 信号传播距离r=37 740 km， 则电波的自由空间传播损耗为
L0=32.45+20 lgf(MHz)+20 lgr(km) =32.45+20×lg700+20×lg37 740 =181 dB
天线与电波传播智慧树知到答案章节测试2023年华北科技学院
绪论单元测试1.天线是一种开放式辐射系统，传输线是一种闭合式传输系统A:对B:错答案:A第一章测试1.设均匀双线的导线半径为，双线轴线间的距离为，则均匀双线的特性阻抗为：A:B:C:D:答案:D2.半波振子天线的方向图:A:在E面和H面都是8字形B:在H面为8字形，在E面为圆形C:在E面为8字形，在H面为圆形D:在E面和H面都是圆形答案:C3.设某天线输入功率为，增益为，辐射功率为，方向系数为，则距离天线距离为的测试点出最大电场强度为A:B:C:D:答案:AB4.某天线的增益系数为20dB，工作频率为0.6GHz，则有效接收面积为（）m2。
A:1.99B:1.97C:1.98D:2.00答案:A5.电基本振子的零功率波瓣宽度2θ0为（）A:45°B:360°C:90°D:180°答案:D第二章测试1.天线与馈线之间连接时要考虑：A:平衡输出B:交叉馈电C:阻抗匹配D:平衡馈电答案:CD2.提高直立天线效率的关键在于A:提高辐射电阻B:降低辐射电阻C:降低损耗电阻D:提高损耗电阻答案:AC3.短波鞭状天线一般具有很高的效率。
A:对B:错答案:B4.驻波天线，也称为谐振天线，天线上以驻波能量存在，其输入阻抗具有明显的谐振特性，天线工作频带较窄。
A:错B:对答案:B5.半波对称振子的方向系数D是（）A:1.67B:1.65C:1.64D:1.66答案:C第三章测试1.与驻波天线相比，行波天线具有以下优点A:较高的效率B:较好的单向辐射特性C:较高的增益D:较宽的工作带宽答案:BCD2.以下天线中行波天线有A:菱形天线B:引向天线C:螺旋天线答案:AC3.螺旋天线是一种最常用的线极化天线。
A:对B:错答案:B4.为了提高菱形天线的增益，可采用回授式菱形天线结构。
A:错B:对答案:A5.行波天线，天线上以行波能量存在，其输入阻抗基本不受频率变化影响，天线工作频带较宽。
天线与电波传播_宋铮_习题答案
金融行业标准管理办法(试行)正文：---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 金融行业标准管理办法（试行）（全国金融标准化技术委员会）第一章总则第一条为有序和高效地开展金融行业标准管理工作，依据《行业标准管理办法》、《全国金融标准化技术委员会章程》及其他有关规定，制定本管理办法。
第二条金融行业标准是对没有国家标准而又需要在金融行业范围内统一的技术要求所制定的标准。
金融业行业标准不得与国家标准相抵触，标准之间应保持协调、统一、不得重复。
金融业行业标准在相应的国家标准实施后，即行废止。
第三条需要在金融行业范围内统一的下列要求，可以制定行业标准：（一）术语、数据元、符号、代码、文件格式等；（二）通信、数据交换与处理、安全等方面的技术要求；（三）产品的技术要求；（四）生产、经营活动中的管理和服务技术要求等；（五）《行业标准管理办法》规定的其他有关内容。
第四条金融行业标准采用以下编号：强制性行业标准：JR ΧΧΧΧ-ΧΧΧΧ；推荐性行业标准：JR/T ΧΧΧΧ-ΧΧΧΧ；指导性技术文件：JR/Z ΧΧΧΧ-ΧΧΧΧ。
第五条标准的全部技术内容需要强制时，为全文强制形式；标准中部分技术内容需要强制时，为条文强制形式。
关于强制性行业标准的具体管理规定按照《行业标准管理办法》、《关于加强强制性标准管理的若干规定》执行。
对于技术尚在发展中，需要有相应的标准文件引导其发展或具有标准化价值，尚不能制定为标准的项目或采用国际标准化组织、国际电工委员会及其他国际组织（包括区域性国际组织）的技术报告的项目可以制定指导性技术文件，指导性技术文件的管理参照《国家标准化指导性技术文件管理规定》执行。
天线与电波传播（第二版）（宋铮）第8-14章第11章
(11-2-1)
第11章 地面波传播 图 11-2-3 地面波的场结构
第11章 地面波传播
为简化分析，通常使用M.A.列翁托维奇近似边界条件： 若半导电媒质相对复介电常数的绝对值满足下列条件：
| ~r || r j60 | 1
(11-2-2)
则在界面大地一侧的电、磁场水平分量之间满足
由上面的分析可知，由于地面是半导电媒质，低架直立 天线辐射的垂直极化波将在传播方向上存在电场分量，各分 量如图11-2-3所示，yOz面为地平面，波沿z轴方向传播，下 标“1”表示在空气内，下标“2”表示在大地内，利用边界 条件，有
E1z E2z
H1y E1x
H2y
~r E2
x
B1x B 0
根据边界条件式(11-2-1)，得
E2 x
E1x
~r
r
E1x
j60
上述各分量亦可写成
E1z
E2 z
4
2 r
E1x
(60 )2
j
e2
(11-2-7) (11-2-8)
式中
第11章 地面波传播
E2x
E1x
e j
2 r
(60
)2
H1yΒιβλιοθήκη H2yE1x 120π
arctan 60 r
第11章 地面波传播 图 11-4-2 三段不同性质地面传播示意图
第11章 地面波传播 图 11-4-3 三段不同性质地面传播的衰减因子
第11章 地面波传播 图 11-4-4 地面波传播的“起飞-着陆”效应
第11章 地面波传播
习题十一
1. 为什么地面波传播会出现波前倾斜现象？波前倾斜的 程度与哪些因素有关？为什么？
天线与电波传播宋铮答案
天线与电波传播宋铮答案【篇一：西电天线论文作业】txt>xx xxxxxxxxxxxxxxx xx xx xxxxxxx摘要：介绍了圆形口径喇叭天线的基本原理，重点对双模圆锥喇叭进行了分析，最后仿真出一个双模工作的圆锥喇叭天线的方向图、驻波比以及轴比。
关键词：圆形口径喇叭；双模圆锥喇叭天线；方向图；驻波比；轴比design research on circular aperture dual-mode horn antennaxx xx xxxxxxxx univ., xi’an 710071, chinaabstract: the basic principle of the circular aperture horn antenna are introduced, focusing on dual-mode conical hornare analyzed, finally the simulation work out a dual-mode conical horn antenna pattern, standing wave ratio and the axial ratio.keywords: circular aperture horn；dual-mode conical horn antenna; pattern; standing wave ratio; the axial ratio.喇叭天线是一种应用广泛的微波天线，其优点是结构简单，频带宽，功率容量大，调整与使用方便。
它常用于如下几个方面： 1 大型射电望远镜的馈源，卫星地面站的反射面天线馈源，微波中继通讯用的反射面天线馈源；2 相控阵的单元天线；3 在天线测量中，喇叭天线常用作对其它高增益天线进行校准和增益测试的通用标准等。
1 圆形口径喇叭圆锥喇叭一般采用圆波导馈电，描述圆锥喇叭的尺寸有口径直径d，喇叭长度r。
圆锥喇叭的口径场的振幅分布与圆波导中的te11相同，但是相位按平方律沿半径方向变化。
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第一章习题参考答案（仅供参考）
1. 解：电基本振子放置于Z轴上，其空间坐标如右图所示。
?
（1）辐射场的传播方向为径向；电场方向为；磁场方向为；（注：这里表示的是电基本振子的远区辐射场）
（2）电基本振子辐射的是线极化波。
（3）过M点的等相位面是一个球面，所以远区辐射场是球面波；又因为
与成正比，则球面波又是非均匀的。
（4）M点的电场与磁场之间有如下关系：
（5）从电基本振子的远区辐射场表达式可见：
与电流大小、空间距离及电长度以及子午角有关。
（6）从电基本振子辐射场的表达式可知：
当时，电场有最小值；当时，电场有最大值；磁
场无方向性。
（注：也可以用电磁场的方向图来说明。
）
（7）电基本振子的E面和H面的方向图如下图所示。
5、解：（1）电基本振子的归一化方向函数为：
因为是指主瓣最大值两边两个零辐射方向之间的夹角。
由此可知：
? →?
取，则。
因为是指主瓣最大值两边场强等于最大值0.707的两个辐射方向之间的夹角。
由此可知：
? →?
取，则。
（2）磁基本振子的E面图为电基本振子的H面图，H面图为电基本振子
的E面图。
所以，其和的计算过程于电基本振子的类似，从略。
8、解：本题考察对半功率点波瓣宽度的理解。
因为，所以
；从图上可以看出点是半功率点，其场强大小为：
，其中为的场强。
由于场强与成正比，则的场强是点场强的
，即。
故有。
10、解：已知天线1的，；天线2的，。
（1）由可得：
（2）由可得：
（3）由可得：
?? →??
?? →?? ????→??
14、解：接收天线的有效接收面积为
将，代入，则可得。
29、解：如图所示，这是一个4元均匀直线阵，,,,d=0.25λ。
在通用直线阵阵因子图形中取下本题对应的图形如下：
（1）先求
E面(yoz)方向
图,,
因为相邻阵元之间的相位差为
式中为射线与z轴夹角。
阵因子为：
元因子为:
则E面的方向函数为：
则E面的方向图为：
（2）再求H(xoy)面方向图,
因为相邻阵元之间的相位差仍为
式中为射线与x轴夹角。
阵因子为：
元因子为：
则H面的方向函数为：
H面的方向图为：
2.5.1 第7题简述蝙蝠翼电视发射天线的工作原理。
答案要点：（1）蝙蝠翼天线由水平对称振子天线排列组成，朝空间辐射水平极化波，以满足电视广播信号的要求；（2）两幅蝙蝠翼在空间正交布置，构成旋转场天线，以获得在水平平面的全向特性；（3）各振子沿传输线两侧水平放置，中间馈电处振子较短，而两侧短路端振子较长，以获得宽频带阻抗特性，满足电视信号发射的带宽要求。
2.5.2 第8题怎样提高直立天线的效率
答案要点：有三种办法：（1）加顶负载，如在鞭状天线的顶端加小球、圆盘和辐射叶；（2）加电感线圈；（3）降低损耗电阻，改善地面的电性质，常用的有埋地线、架设平衡器等。
2.5.3 第14题天线与馈线连接有什么基本要求？
答案要点：天线与馈线之间连接时要考虑两个问题：（1）阻抗匹配，以保证具有最大的能量传输效率；（2）平衡馈电，以保证天线方向图的对称性。
2.5.5 第15题简述U形管平衡-不平衡变换器的工作原理？
答案要点：U形管平衡器是一段长度为λ/2的同轴线，天线的两臂都接在内导体上，因而可以实现对地的平衡；又因为接入点相距λ/2，对地的电位正好是反相的，所以天线两臂上的电流大小相等，是一个对称分布。
4.5.1
3.3.1 第1题说明行波天线与驻波天线的差别和优缺点。
答案要点：（1）行波天线上电流的分布呈行波状态；驻波天线上电流的分布呈驻波状态；（2）行波天线的等效模型为终端接匹配负载的传输线，输入端阻抗近似为纯阻性的特性阻抗，且不随频率而变，因而具有宽频带特性；（3）驻波天线的等效模型为终端开路的传输模型，输出阻抗与电长度有关，因为随频率变化剧烈，属于窄带天线；（4）行波天线的输入功率有相当一部分会被匹配负载吸收，因而比驻波天线的效率低。
4.5.2 第1题简述等角螺旋天线的非频变原理。
答案要点：（1）等角螺旋天线由两个螺旋臂构成，每个螺旋臂的边缘线都是等角螺旋线，属于一种角度天线，它的结构仅仅由角度决定；（2）当工作于一个频率时，在等角螺旋天线上有一个对应的工作区域，起主要辐射作用，是该频率点的有效辐射区，在它后面的区域电流迅速衰减到20dB
以下，当工作频率发生改变时，这个有效辐射区会向前或向后移动，使得它的辐射性能基本保持不变，从而保证了非频变特性。
4.5.2 第2题简述对数周期天线宽频带工作原理。
答案要点：（1）对数周期天线由排列在集合线上的若干根对称振子天线组成，振子的长度、半径以及振子的间距都按同一比例系数τ变化，且τ接近与1；（2）当工作于一个频率时，在天线阵面上有一个有效辐射区，该区域后面的电流迅速减小，符合电流截断效应的要求，当工作频率发生变化时，这个有效辐射区会前后移动，但辐射区的电尺寸基本保持不变，从而使得电特性也维持基本不变，保证了对数周期天线的非频变特性。
6.7.1 第1题何谓惠更斯元？它的辐射场及辐射特性如何？
答案要点：（1）在分析面天线的辐射场时，通常将面天线的辐射问题转化为口径面的二次辐射。
因为口径面上存在着电场和磁场分量，根据惠更斯原理，将口径面分割成许多面元，这些面元就称为惠更斯元或者二次辐射源。
由惠更斯元的辐射长之和就可以得到口径面的辐射场。
惠更斯元的辐射场可以看作是由等效电流元和等效磁流元的辐射场构成的。
其E面和H 面的辐射场由相同的形式，即：
E面和H面方向图具有相同的形状。
6.7.2 第7题口径相位偏差主要有哪几种？它们对方向图的影响如何？
答案要点：口径的相位偏差主要有三种类型：（1）直线律相位偏差；（2）平方律相位偏差；（3）立方律相位偏差。
直线律相位偏差相当于一个平面波倾斜投射到平面口径上，会带来最大辐射方向的偏移。
平方律相位偏移相当于一个球面波或柱面波投射到平面口径上，会带来零点模糊、主瓣展宽、主瓣分裂以及方向系数下降，是天线设计中应该极力避免的。
立方律相位偏移会产生最大辐射方向的偏转，而且还会导致方向图不对称，在主瓣一侧产生较大的副瓣。
6.7.3 第18题对旋转抛物面天线的馈源有哪些基本要求
答案要点：（1）源应该具有确定的相位中心，并且此相位中心应该置于抛物面天线的焦点，以使口径上得到等相位分布；（2）馈源方向图的形状应该尽量符合最佳照射，同时副瓣和后瓣尽量小，因为它们会使得天线的增益下降，副瓣电平抬高；（3）馈源应该具有较小的体积，以减小对抛物面口径的遮挡；（4）馈源应该有一定的带宽，它决定了抛物面天线的带宽。
9.5.1 第1题为什么地面波传播会出现波前倾斜现象？波前倾斜的程度
与那些因素有关？为什么？
答案要点：波前倾斜现象是指由于地面损耗造成电场向传播方向倾斜的一种现象。
当一个垂直极化的电磁波沿着地面向前传播时，会在地面上感应出电荷，这些电荷随着电波向前移动时形成感应电流，而地面是一种半导电媒质，有一定的电阻，故会在传播方向上会产生电压降，也即在传播方向上产生新的电场分量，这个电场分量和原来的垂直分量合成以后，就形成了向传播方向倾斜的电场，即波前倾斜。
通常，地面的介电性越强（电导率约小），波前倾斜现象约严重，导电性越强（电导率越大），波前倾斜现象越小。
9.5.2 第2题当发射天线为辐射垂直极化波的鞭状天线时，在地面上和地面下接收地面波时，各应用何种天线比较合适？为什么？
答案要点：当采用垂直极化的鞭状天线作为发射天线时，根据波前倾斜现象的原理，在地面上和地面下均可以接收信号。
在地面上接收时，由于电场的垂直分量远大于水平分量，所以宜采用直立天线来接收，接收天线附
近的地面宜选择湿地。
如果受条件限制，不能采用直立天线来接收，也可以采用低架或水平铺设的天线来接收，此时地面宜选择干地。
10.5.1 第1题何谓临界频率？临界频率与电波能否反射有何关系？
答案要点：当电波垂直向上发射时，能够从电离层反射回来的最高频率成为电离层的临界频率。
临界频率反映了电波能够垂直反射的最高频率，当超过该频率时，电波将穿出电离层，不会反射回来。
10.5.2 第7题在短波天波传播中，频率选择的基本原则是什么？为什么在可能的条件下频率尽量选择的高一些？
答案要点：（1）最高可用频率fMUF。
由于白天的电子密度大，夜间的电子密度小，所以工作频率的上限也是白天高，夜间低，另外通信距离越远，工作频率的上限也可以高一些。
（2）最低工作频率fLUF。
工作频率越低吸收就越严重，由于白天电子密度大，吸收也大，所以白天的最低工作频率要高一些。
（3）我们通常会把频率选择得高一些，以减小衰减，但也不能就把频率设在最高工作频率上，通常我们把工作频率设定在最高工作频率的85%。
（4）由于最高工作频率在一天之中是变化的，那么电台最好也能够在一日之内的不同时段选择不同的工作频率。
（5）xiexi e。