天线与电波传播
天线与电波传播 (1)
天线与电波传播专题漏波天线理论与设计目录一漏波天线简述二均匀漏波天线辐射原理三周期型漏波天线辐射原理01漏波天线简述漏波天线是一类行波天线，它具有以下特点：➢增益高，方向性强，具有较好的定向辐射特性➢频带宽，具有频率扫描能力如果把漏波天线看成是一个波导，则这个波导至少存在一个模式能沿着传播方向不断向外漏泄能量。
漏波天线最初是以矩形波导的形式出现，通过在矩形波导的侧边开模）在波导表面产生的电流进行扰动，使长直缝隙，对基模（TE10得电磁能量在沿矩形波导传输的过程中逐渐泄漏到空间。
图1 Slotted rectangular waveguide leaky-wave antenna 有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）一维漏波天线可以分为两大类结构：➢均匀的➢周期性的传统的矩形波导长缝隙天线就属于均勻结构，是快波天线周期性漏波天线常见的有漏泄同轴电缆和基于微带线或共面波导的周期性漏波天线等，可以是慢波或快波天线快波或慢波是依据行波传播常数b 大致分类的：➢若传播常数b 小于自由空间波数k0，则称之为快波，它可沿着结构在传播过程中不断辐射；➢若传播常数b 大于自由空间波数k0，则称为慢波，它只在结构存在不连续时产生辐射。
02均匀漏波天线辐射原理均匀漏波天线辐射原理如图2所示均匀结构，假设导行波沿+z 方向传播，其相位常数为b z ；而在x 方向产生相位常数为k x 的波。
如果自由空间波数是k 0，那么有如下关系式2220x z k k b =−（1）图2 有限大漏波结构的辐射方向与辐射角度示意图➢当k x是一个正实数时，说明x方向会产生漏波。
所以说，b<k0是这种结构产生漏波的辐射条件。
z➢b z的大小取决于模式，不同的模式b z不一样。
➢可见不同的工作模式，可能是导行波，也可能是漏波，并且可以有不止一个漏波模式。
z z zk j b α=−（2）一旦形成漏波，电磁波就会沿着z 方向衰减，因此，除了相位常数b z ，还需在z 方向上引入衰减系数αz ，漏波沿着z 方向以行波因子e -j zk z 向前传播，其中k z 是z 方向的波数：()()2220z z x x k j k j b αα=−+−（3）设电磁波在x 方向上的衰减系数为αx ，相位常数为k x ，那么公式（1）应表示为因为波要沿z方向传播，所以在z方向上αz 是大于0的。
“天线与电波传播”课程教学改革思考与探索
180Internet Education互联网+教育一、引言天线是任何无线电子系统的重要组成部分，在整个系统中起到了能量转换的作用。
“天线与电波传播”课程是普通高等学校电子信息类专业的一门非常重要的专业基础课，也是通信、雷达、电子对抗等专业的必修课。
该课程以“高等数学”“场论”“电磁场与电磁波”等课程为先导，为“雷达原理”等专业背景课夯实理论基础，在高校人才培养体系中起着承上启下的作用。
课程内容主要分为两大部分，第一部分为天线的基本原理和各种典型天线的结构特点、辐射特性及应用；第二部分为电波传播，主要讲授不同传播方式的特点。
该课程理论性强，并且涉及大量公式、物理概念抽象，因此对学生的数学和物理功底要求较高，被普遍认为是一门“学生难学，老师难教”的课程。
如何让学生较好地学习并掌握本门课程的相关知识，教师作为整个知识传授过程中的引导者和课程的组织实施者，起着非常关键的作用。
通过近几年的“天线与电波传播”课程的教学实践，笔者认真思考并总结了在教学过程中出现的问题，并基于学生的学情和课程情况，积极探索课程教学方式方法的改革，以激发学生的学习热情，提高课程的教学质量和效果。
二、“天线与电波传播”课程教学存在的问题（一）教学内容与教学学时数的矛盾突出随着国家高等本科教学的改革和学科专业的优化调整，本科院校学生所学的课程总量普遍增加。
在总学时不变的情况下，大部分课程的学时数都进行了一定的压缩。
以“天线与电波传播”课程为例，经调整，课程学时数由50学时变为40学时，压缩了20%。
“天线与电波传播”课程作为通信、雷达等专业的主干课程，其教学目标是让学生在进入通信、雷达专业课程学习之前了解不同天线辐射特性以及不同电波传播方式的特点，因“天线与电波传播”课程教学改革思考与探索此该课程的知识点多且理论性强。
此外，新的人才培养方案更重视对学生实践能力的培养，课程教学形式由纯理论教学转变为理论和实践相结合，并逐步加重实践教学的权重，理论授课学时也将进一步压缩。
天线与电波传播
手持移动电话，工作在30cm波长，可与任 何人通话。
天线的理论基础
最早的天线
马可尼
线天线时期：1930年以前
线天线时期
面天线时期：1930~1945面天线时期：19 Nhomakorabea5~1959
50年代~70年代
70年代以后
天线的作用
天线的作用
天线的作用
天线的功能
天线的辐射机理
E面、H面的具体做法： E面：保持φ一定，改变θ，对F(θ， φ) 描点，连接各点； H面：保持 θ =90°，改变φ ，对F(θ， φ)描点，连接各点； （请画出电基本振子的E面和H面方向图）
电磁波频段
微波简介
微波是无线电波中波长最短，频率最高的波 段。 微波的波长远远小于普通无线电波的波长。 微波的波长范围：
中国对微波的应用：1m ~ 1mm 美国对微波的应用：0.3m ~ 0.3mm
无线电波的传播方式
在实际应用中，不同波段的无线电波的 传播方式和应用领域不同 由于地面、高山、电离层等对各波段无 线电波的吸收、反射、透射等性能的不同， 无线电波在空间的传播通常采用以下三种 方式： 地波传播 天波传播 空间波传播
•
半波振子的辐射电阻为 73.1欧，全波振子的辐 射电阻约为200欧
天线的基本电气特性
电流源(电基本振子)
对称振子的辐射场及其方向性
短波主要靠天波传播，电离层对其吸 收小，可经过多次反射传播到很远的地方， 短波传播的最大缺点是不稳定。 短波可用来做各种长、短距离通信。 如无线电广播，电报等
不同波长无线电波的传播方式与 应用
超短波和微波，由于其绕射能力差，又 会穿透电离层，因此不适合地波与天波传 播，只适合空间波传播。由于空间波传播 的距离有限，为增加传播距离，可采用增 高发射天线和接力通信等方式来实现。 超短波和微波主要应用：电视、雷达、 导航等。
精品文档-天线与电波传播(第二版)(宋铮)-第10章
第10章 电波传播的基础知识
于是考虑到馈线及分路系统一端损耗后，该电道的总传输 损耗L
L=L0+LF-Gr-GL+2×3.6 =138.46-20 lg0.7-
(6) 高频： 用于远距离通信广播，超视距天波及地波雷 达，超视距地-
(7) 米波： 用于语音广播，移动(包括卫星移动)通信， 接力(~50 km跳距)通信，航空导航信标，以及容易实现具有较
第10章 电波传播的基础知识
(8) 分米波： 用于电视广播，飞机导航、 着陆，警戒雷 达，卫星导航，卫星跟踪、数传及指令网，蜂窝无线电通信
E4
E5 2
E5 2
E6
E7 2
(10-3-4) 仔细观察上式，如果总带数足够大，利用式(10-3-2)的
结论，可以认为
E E1 2
(10-3-5)
第10章 电波传播的基础知识 令第一菲涅尔区的半径为F1，则当各参数如图10-3-2所示
(10-3-6)
F12 d12
F12
d
2 2
d
2
通常d1F1, d2F1
第10章 电波传播的基础知识 图10-1-3 视距传播
第10章 电波传播的基础知识 图 10-1-4 散射传播
第10章 电波传播的基础知识 10.2
如图10-2-1所示，有一天线置于自由空间A处，其辐射功 率为Pr，方向系数为D，在最大辐射方向上距离为r的点M处产生
(10-2-1)
北邮微波测量实验+实验总结-(天线与电波传播)
电磁场与微波测量实验实验报告实验名称:班级：姓名：学号：学院：北京邮电大学实验七.天线与电波传播一、 实验目的（1）掌握微波信号发生器及测量放大器的使用方法。
（2）了解水平面接收天线方向性的测量方法。
二、 实验仪器标准信号发生器、选频放大器、喇叭天线、波导调配器、可变衰减器、波导元件。
三、 实验原理及步骤对于辐射波传输方式，最重要的是测试其辐射场幅值分布的方向性，其表征量是天线方向函数及方向图。
1．系统组成图1-1 系统组成原理框图2．喇叭天线工程上常用的喇叭天线是角锥喇叭，原因是其匹配较好而效率接近100%（G ≈D ）。
但是由于其口径场的幅值、相位不是均匀分布，虽然其辐射主向仍是口径面法线方向（波导轴线方向），但是主瓣宽度、方向系数的计算很复杂。
可用以下公式进行估算：E 面（yoz 面）主瓣宽度bE λθ5325.0= （1-1）H 面（xoz 面）主瓣宽度15.0802a H λθ= （1-2）方向系数（最佳尺寸的角锥喇叭）211451.0λπb a D = （1-3）图1-2是角锥喇叭的三维标高方向图。
具体参数喇叭口径1a =5.5λ，1b =2.75λ；波导口径a=0.5λ,b=0.25λ；虚顶点至口径面距离ρ＝2ρ＝6λ。
1 Array图1-2 角锥喇叭的三维标高方向图图1-3为本实验所用喇叭天线示意图：图1-3 实验所用喇叭天线3．测水平面接收天线方向性图1-1为测量喇叭天线方向性的系统组成情况。
测量时改变接收喇叭天线的方位角，可测出喇叭天线水平面的方向性（按接收到信号的强弱）。
严格的测量应在微波暗室中进行，这样可以消除反射波影响。
但在微波段，因其传播方向性较强，而且房屋墙壁吸收较强，地面影响也可略去，因而这样在普通实验室内测量偏差也不很大。
测天线方向图应有专用天线转台，它有精确的角度（水平面方位角，垂直面俯仰角）刻度指示。
本实验主要测水平面即方位方向性。
四、实验内容及数据处理（1）微波天线方向图测试报告旁瓣宽度-3.0db : 26.33 -6.0db : 39.82 -10.0db : 54.30 -15.0db : 225.13五、心得体会本实验即天线与电波传播实验由老师演示，我们只需了解其原理并会分析其数据即可。
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。
移动通信中的电波传播与天线第四讲_电波传播模型.
第5章移动通信系统中的场强预测模型☐场强预测——所谓场强预测是指根据移动通信的不同环境得到通信范围内的场强分布（路径损耗），建立电波传播的模型，以便对通信网进行规划和设计（天线、基站站址、小区半径、频率……）☐传播模式——分为经验模式、半经验或半确定模式、确定性模式。
经验模式是根据大量测量结果统计分析后导出的公式，应用经验模式可以容易和快速地预测路径损耗，不需要有关环境的详细信息，但是不能提供非常精确的路径损耗估算值。
确定性模式是对具体现场环境直接应用电磁场理论进行计算，如射线追踪方法，环境的描述可以从地形地物数据库中得到。
半经验或半确定模式是基于把确定性方法用于一般的市区或室内环境中导出的公式，为了改善半经验或半确定模式和实验结果的一致性，有时需要根据实验结果对公式进行修正，得到的公式是天线周围某个规定特性的函数。
传播环境——蜂窝移动通信的最大特点就是小区制。
小区的大小和范围直接和传播条件有关，可以根据需要选择小区的大小和范围。
移动通信系统中主要采用宏小区、微小区（微蜂窝）和微微小区（微微蜂窝）三种形式。
经验模式或半经验模式对具有均匀特性的宏小区是合适的。
半经验模式还适用于均匀的微小区，在那里模式所考虑的参数能很好的表征整个环境。
确定性模式适合于微小区和微微小区不管它们的形状如何。
确定性模式对宏小区是不能胜任的，因为对这种环境所需的计算机CPU时间使人无法忍受☐四种电波传播模型——电波传播模型是指通过对电波传播的环境进行不同方法的分析后所得到的电波传播的某些规律、结论以及具体方法。
利用电波传播模型不仅可以估算服务区内的场强分布，而且还可以对移动通信网进行规划与设计。
统计模型（Statistical Model）——通过对移动通信服务区内的场强进行实地测量，在大量实测数据中用统计的方法总结出场强中值随频率、距离、天线高度等因数的变化规律并用公式或曲线表示出来。
实验模型（Empirical Model）——通过实验方法得出某些电波传播规律，但不像统计模型那样用公式或曲线表示出来。
天线与电波传播_完整版
§1.1 辅助函数法
在远场区
E jA E jA E jA Er 0
1 j ˆE ˆ A H r r
天线辐射问题分析过程
§1.2 电基本振子
什么是电基本振子？ 一段通有高频电流的直导线，当导线长度远远小于
§1.2 电基本振子
近区场的性质：由于电场和磁场相差90度，故坡印 廷矢量的平均值等于零，这说明无电磁场能量辐射， 称为感应场。 远区场：当 kr 1 时称为远场区，电磁场主要由 kr 的低次幂项决定，故可略去 kr 的高次幂项，得
Er E H r H 0 jkr kI 0l e E j sin 4 r kI 0l e jkr H j sin 4 r
§1.2 电基本振子
电基本振子的场辐射
§1.3 磁基本振子
麦克斯韦电磁理论获得了巨大的成功。电和磁的 对称性问题，至今尚未解决。 电的基本单元是电荷。正负电荷可以分开，自由 电荷能单独存在，因而我们可以引进电荷密度和电 流密度的概念。 磁的基本单元是磁偶极矩，它可以看作是正负磁 荷的组合。然而，正负磁荷却不能分开，自由磁荷 不能单独存在。所以，在电磁理论中我们不能引入 磁荷密度和磁流密度等概念。
天线发展简史
五、2000, 移动/手持天线（Mobile/Hand - held Antenna） 工作于800MHz的手持蜂窝电话天线随处可见。 从马可尼时代直到20世纪40年代，天线主要是以 导线为辐射单元，工作频率也提高到UHF。 进入二战期间，随着1GHz以上微波源（如调速 管、磁控管）的发明，天线开始了一个新的纪元。 波导口径天线、喇叭天线和反射面天线等如雨后春 笋般出现。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
天线与电波传播
在我们的日常生活中电磁波无孔不人,以至于改变了我们的生活方式,所以了
解一些电磁波的知识,已成为了日常生活的一部分.下面我将带大家一起了解下无线电波的传播. 电磁波和声波最大的一个区别是,电磁波在真空中可以传播,而声波在真空中无法传播.
电磁波产生的基本原理:按照麦克斯韦电磁场理论,变化的电场在其周围空间
要产生变化的磁场,而变化的磁场又要产生变化的电场。
这样,变化的电场和变化的磁场之间相互依赖,相互激发,交替产生,并以一定速度由近及远地在空间传播出去。
周期性变化的磁场激发周期性变化的电场,周期性变化的电场激发周期性变化的磁场。
电磁波不同于机械波,它的传播不需要依赖任何弹性介质,它只靠“变化电场产生变化磁场,变化磁场产生变化电场”的机理来传播。
当电磁波频率较低时,主要籍由有形的导电体才能传递;当频率逐渐提高时,电磁波就会外溢到导体之外,不需要介质也能向外传递能量,这就是一种辐射。
在低频的电振荡中,磁电之间的相互变化比较缓慢,其能量几乎全部反回原电路而没有能量辐射出去。
然而,在高频率的电振荡中,磁电互变甚快,能量不可能反回原振荡电路,于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去。
根据以上的理论,每一段流过高频电流的导线都会有电磁辐射。
有的导线用作传输,就不希望有太多的电磁辐射损耗能量;有的导线用作天线,就希望能尽可能地将能量转化为电磁波发射出去。
于是就有了传输线和天线。
无论是天线还是传输线,都是电磁波理论或麦克斯韦方程在不同情况下的应用。
对于传输线,这种导线的结构应该能传递电磁能量,而不会向外辐射;对于天线,这种导线的结构应该能尽可能将电磁能量传递出去。
不同形状、尺寸的导线在发射和接收某一频率的无线电信号时,效率相差很多,因此要取得理想的通信效果,必须采用适当的天线才行!因为无线电波就是波长在一定范围内的电磁波.研究表明,当导体中的电流迅速发生变化或通以高频率的交流电流时,导体周围电场的变化产生
磁场,磁场的变化形成电场,电场与磁场交互作用而产生一种波,就像向平静的水面中扔进一个石子后会引起水面的振动而形成向四周传播的水波一样.由于这种波是由电磁现象产生的,所以叫电磁波.但是由于电磁波的波源不同,产生电磁波的波长的长短也不尽相同.依照波长的长短及波源的不同,电磁波大致可以分为:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.所以无线电波是电磁波的一种,而且是应用最早、最广泛的电磁波.知道了无线电波的产生,那么无线电波是如何传播的呢?根据现代物理学的观点,无线电波就是电场和
磁场的传播.因而,无线电波也是一种物质.只是这种物质既和一般由分子与原子组成的物质不同,是一种用肉眼看不到的特殊的物质,又与一般的机械波(如声波)不同.一般的机械波其本身不是一种物质,它需要有介质存在才能传播。
波长不同的电磁波有不同的传播特性,这里只介绍无线电波的传播。
通常,无线电波有三种传播方式:地波、天波和沿直线传播的波。
地球是个良导体,地球表面会因地波的传播引起感应电流,因而地波在传播过程中有能量损失。
频率越高,损失的能量越多。
所以无论从衍射的角度看还是从能量损失的角度看,长波、中波和中短波沿地球表面可以传播较远的距离,而短波和微波则不能。
地波的传播比较稳定,不受昼夜变化的影响,而且能够沿着弯曲的地球表面达到地平线以外的地方,所以长波、中波和中短波用来进行无线电广播。
由于地波在传播过程中要不断损失能量,而且频率越高(波长越短)损失越大,因此中波和中短波的传播距离不大,一般在几百千米范围内,收音机在这两个波段一般只能收听到本地或邻近省市的电台。
长波沿地面传播的距离要远得多,但发射长波的设备庞大,造价高,所长波很少用于无线电广播,多用于超远程无线电通信和导航等。
天波依靠电离层的反射来传播的无线电波叫做天波。
什么是电离层呢?地球被厚厚的大气层包围着,在地面上空50千米到几百千米的范围内,大气中一部分气体分子由于受到太阳光的照射而丢失电子,即发生电离,产生带正电的离子和自由电子,这层大气就叫做电离层。
电离层对于不同波长的电磁波表现出不同的特性。
实验证明,波长短于10m的微波能穿过电离层,波长超过3000km的长波,几乎会被电离层全部吸收。
对于中波、中短波、短波,波长越短,电离层对它吸收得越少而反射得越多。
因此,短波最适宜以天波的形式传播,它可以被电离层反射到几千千米以外。
但是,电离层是不稳定的,白天受阳光照射时电离程度高,夜晚电离程度低。
因此夜间它对中波和中短波的吸收减弱,这时中波和中短波也能以天波的形式传播。
收音机在夜晚能够收听到许多远地的中波或中短波电台,就是这个缘故。
沿直线传播的电磁波微波和超短波既不能以地波的形式传播,又不能依靠电离层的反射以天波的形式传播。
它们跟可见光一样,是沿直线传播的。
这种沿直线传播的电磁波叫空间波或视波。
地球表面是球形的,微波沿直线传播,为了增大传播距离,发射天线和接收天线都建得很高,但也只能达到几十千米。
在进行远距离通信时,要设立中继站。
由某地发射出去的微波,被中继站接收,进行放大,再传向下一站。
这就像接力赛跑一样,一站传一站,把电信号传到远方。
直线
传播方式受大气的干扰小,能量损耗少,所以收到的信号较强而且比较稳定。
电视、雷达采用的都是微波。
现在,可以用同步通信卫星传送微波。
由于同步通信卫星静止在赤道上空36000km的高空,用它来做中继站,可以使无线电信号跨越大陆和海洋。