第对称振子天线阵列天线.pptx

0.1l的对称振子的方向图对称振子的方向图对称振子的方向图对称振子的方向图随它的电长度而变化，（对于对称振子的方向图随它的电长度而变化，（对于固定长度的天线，其方向图随频率而变）固定长度的天线，其方向图随频率而变）0.5l的对称振子的方向图l=0.25l1l的对称振子的方向图l=0.5l1.25l的对称振子的方向图l=0.625l1.5l的对称振子的方向图l=0.75l2l的对称振子的方向图l=1l第第2页页/共共22页页第1页/共22页分析对称振子天线的方向图（分析对称振子天线的方向图（E面）可以看出：面）可以看出：l 0.5l 时，开始出现副瓣，但最大辐射方向仍在q=90的方向上；当l 0.625l 时，最大辐射方向将偏离q=90的方向；（当l 0.5l，出现反向电流，场为反向叠加）；当l=l时，天线上的反向电流与正向电流相同，故在q=90上场将完全抵消，其总场为零，但在q=60的方向上，由于场的行程差引起的相位差和电流的相位差互相抵消，从而形成场的最大值。2l=0.1l l 0.5l l 1l l 1 1.25l l 1.5l l 2l 2l第第3页页/共共22页页第2页/共22页形成不同方向性形成不同方向性的主要因素：的主要因素：1）基本元的方向性；2）天线上I的幅值和相位；3）由各基本元到远区观察点的射线间的波程差。上述因素是由天线的结构形式、尺寸以及馈电方式决定。第第4页页/共共22页页第3页/共22页辐射电阻：辐射电阻：（归于波腹电流（归于波腹电流ImIm的辐射电的辐射电阻）阻）半波对称振子全波振子全波振子 对称振子对称振子 曲线曲线电小天线第第5页页/共共22页页第4页/共22页辐射阻抗辐射阻抗 半波对称振子：半波对称振子：第第6页页/共共22页页第5页/共22页方向系数方向系数 曲线曲线 半波振子天线：D=1.65第第7页页/共共22页页第6页/共22页5 5.5.5 天线阵列与方向图乘积定理天线阵列与方向图乘积定理 1方向图乘积定理方向图乘积定理 二元阵列天线，其阵元的二元阵列天线，其阵元的结构及结构及尺寸相同尺寸相同。两元的。两元的距离为距离为d，电流电流分别为分别为I1和和I2，这里这里m为两电流振幅比，为两电流振幅比，b b 为两电流的相位差。为两电流的相位差。对于距离天线很远的观察点对于距离天线很远的观察点M而言，阵元而言，阵元1和和2到到M点的射线相互平行，则：点的射线相互平行，则：二元阵r1r2第第8页页/共共22页页第7页/共22页由于两阵元有：由于两阵元有：对于阵元对于阵元1在在M点产生的场：点产生的场：则阵元则阵元2在在M点所产生的场为：点所产生的场为：与电流成正比第第9页页/共共22页页第8页/共22页M点的合成场强为点的合成场强为 式中式中 令令 则上式可：则上式可：方向图乘积定理：方向图乘积定理：即由相似元所构成的天线阵列的方向性函数即由相似元所构成的天线阵列的方向性函数farry(a a)等等于各阵元单独存在时的方向性函数于各阵元单独存在时的方向性函数F(q q)（元因子）和（元因子）和阵方向函数阵方向函数fa(a a)（阵因子）的乘积。（阵因子）的乘积。阵因子第第10页页/共共22页页第9页/共22页方向图乘积定理：方向图乘积定理：v阵元为相似元；阵元为相似元；v阵元的方向性函数阵元的方向性函数F(q q)，其自变量不一定等，其自变量不一定等于于a a，如对称振子，其，如对称振子，其q q为振子轴与射线之间为振子轴与射线之间的夹角，的夹角，而而a a为射线与阵轴的夹角；为射线与阵轴的夹角；（q q 不一定等于不一定等于a a）v方向图乘积定理适用于多元阵；方向图乘积定理适用于多元阵；v如果如果F(q q)=1 ，为理想点源，则，为理想点源，则farry(a a)=)=fa (a a)应用方向图乘积定理时应注意：第第11页页/共共22页页第10页/共22页2.2.均匀直线阵均匀直线阵 N个阵元排列在一直线上；各元的电流幅度相等（I1=I2=In=I）；相邻元的间距相等（d）；电流的相位依次递增（相邻元相位相差b)N元均匀直线阵应满足：第第12页页/共共22页页第11页/共22页由叠加定理：由叠加定理：由于阵元的结构一致，故其场的方向函数一致，由于阵元的结构一致，故其场的方向函数一致，场的振幅可用标量表示：场的振幅可用标量表示：其阵因子是一等比级数：式中为总场强的相位因子，如以阵的中心点作为参考点，则此因子为零。式中：式中：第第13页页/共共22页页第12页/共22页其幅值为：其幅值为：当当y y=0时，阵元在时，阵元在M点所产生的场同相叠加，点所产生的场同相叠加，故场强最大。故场强最大。对上式取极限：对上式取极限：则均匀线阵的归一则均匀线阵的归一化方向函数为：化方向函数为：式中：式中：第第14页页/共共22页页第13页/共22页N=2N=3N=4N=5N=10N=20y y若要求均匀直线阵在a=am方向产生最大辐射Emax由相位差阵元间距的电长度 均匀线阵的归一化方向图第第15页页/共共22页页第14页/共22页当阵的最大辐射方向在垂直于阵轴的方向上，称为边射阵或侧射式天线阵。由上式可得b b =0=0。边射阵边射阵第第16页页/共共22页页第15页/共22页端射阵端射阵 当阵的最大辐射方向在阵轴的方向上称为端射式天线阵，或端射阵。由上式可得 =kdkd 第第17页页/共共22页页第16页/共22页相控阵相控阵若控制阵元电流相位使之在0到kd之间变化，则阵因子最大值的方向也在变（等于最大方向在扫描）。b b=0b=kd第第18页页/共共22页页第17页/共22页例例：四个无方向性点源排列如图，阵子的间距为：四个无方向性点源排列如图，阵子的间距为 求天线阵的方向性（求天线阵的方向性（XOY，XOZ平面的方向图）。平面的方向图）。解：解：端射阵。端射阵。za a1 2 3 4由方向图乘积定理：由方向图乘积定理：其中无方向性点源的方向函数：其中无方向性点源的方向函数：对四元阵：对四元阵：第第19页页/共共22页页第18页/共22页a a为场点与为场点与z z轴的夹角：轴的夹角：则其阵因子为：XOZ面面：（：（f f=0=0)第第20页页/共共22页页第19页/共22页XOY面面：（：（q q=90=90)第第21页页/共共22页页第20页/共22页如如果果阵阵元元为为电电基基本本振振子子且振子与且振子与x x轴平行则有轴平行则有H面为面为yoz面面E面为面为xoz面面E面阵列方向性za a1 2 3 4第第22页页/共共22页页第21页/共22页感谢您的观看！第22页/共22页