[學(xué)習(xí)]對(duì)稱振子天線陣列天線

1、對(duì)稱振子,對(duì)稱振子：由兩根大小相同的導(dǎo)線或金屬棒組成,,對(duì)于開(kāi)路線：電流分布,,,1.電流分布應(yīng)為連續(xù)（除饋電點(diǎn)外，連續(xù)），振子終端應(yīng)為電流節(jié)點(diǎn)。2.由于開(kāi)路，電流形成駐波分布，為正弦狀態(tài)，每個(gè)周期的長(zhǎng)度為一個(gè)波長(zhǎng)。3.電流分布對(duì)稱。4.兩臂上相對(duì)應(yīng)點(diǎn)的電流方向?yàn)橥颉?故對(duì)稱振子的電流分布應(yīng)有：,l =1l, 2l =2l,對(duì)稱振子的電流分布,l =0.05l， 2l =0.1l電小天線,l =0.25l，2l =0.5l

2、半波振子,l =0.5l， 2l =1l全波振子,l =0.6l，2l =1.2l,0.1l的對(duì)稱振子的方向圖,對(duì)稱振子的方向圖,對(duì)稱振子的方向圖隨它的電長(zhǎng)度而變化，（對(duì)于固定長(zhǎng)度的天線，其方向圖隨頻率而變）,0.5l的對(duì)稱振子的方向圖l =0.25l,1l的對(duì)稱振子的方向圖l =0.5l,1.25l的對(duì)稱振子的方向圖l =0.625l,1.5l的對(duì)稱振子的方向圖l =0.75l,2l的對(duì)稱振子的方向圖l =1

3、l,,分析對(duì)稱振子天線的方向圖（E面）可以看出：,① l 0.5l 時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)副瓣， 但最大輻射方向仍在q =90º的方向上；③當(dāng)l >0.625l 時(shí)，最大輻射方向?qū)⑵xq =90º的方向；（當(dāng)l >0.5l ，出現(xiàn)反向電流，場(chǎng)為反向疊加）；④當(dāng)l =l時(shí)，天線上的反向電流與正向電流相同，故在q =90º上場(chǎng)將完全抵消，其總場(chǎng)為零，但在q =60º的方向上，由于場(chǎng)的行

4、程差引起的相位差和電流的相位差互相抵消，從而形成場(chǎng)的最大值。,2l =0.1l 0. 5l 1l 1.25l 1.5l 2l,形成不同方向性的主要因素：,1） 基本元的方向性；2） 天線上I的幅值和相位；3） 由各基本元到遠(yuǎn)區(qū)觀察點(diǎn)的射線間的波程差。,上述因素是由天線的結(jié)構(gòu)形式、尺寸以及饋電方式?jīng)Q

5、定。,輻射電阻： （歸于波腹電流Im的輻射電阻）,半波對(duì)稱振子,,全波振子,,,,對(duì)稱振子 曲線,電小天線,輻射阻抗,半波對(duì)稱振子：,方向系數(shù),曲線,半波振子天線： D =1.65,§5.5 天線陣列與方向圖乘積定理,1．方向圖乘積定理,二元陣列天線，其陣元的結(jié)構(gòu)及尺寸相同。兩元的距離為d，電流分別為I1和I2，,這里m為兩電流振幅比，b 為兩電流的相位差。,對(duì)于距離天線很遠(yuǎn)的觀察點(diǎn)M而言，陣元1和2到M點(diǎn)

6、的射線相互平行，則：,由于兩陣元有：,對(duì)于陣元1在M點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)：,則陣元2在M點(diǎn)所產(chǎn)生的場(chǎng)為：,,與電流成正比,M點(diǎn)的合成場(chǎng)強(qiáng)為,式中,令,則上式可：,方向圖乘積定理：,即由相似元所構(gòu)成的天線陣列的方向性函數(shù)farry(a)等于各陣元單獨(dú)存在時(shí)的方向性函數(shù)F(q )（元因子）和陣方向函數(shù)fa (a) （陣因子）的乘積。,陣因子,方向圖乘積定理：,陣元為相似元； 陣元的方向性函數(shù)F(q ) ，其自變量不一定等于a ，如對(duì)稱振子，其q為振

7、子軸與射線之間的夾角， 而a為射線與陣軸的夾角；（q 不一定等于a ） 方向圖乘積定理適用于多元陣； 如果F(q )=1 ，為理想點(diǎn)源，則farry(a)=fa (a),應(yīng)用方向圖乘積定理時(shí)應(yīng)注意：,2.均勻直線陣,① N個(gè)陣元排列在一直線上；② 各元的電流幅度相等（I1=I2=…=In=I）；③ 相鄰元的間距相等（d）；④ 電流的相位依次遞增（相鄰元相位相差b ),N元均勻直線陣應(yīng)滿足：,由疊加定理：,由于陣元的

8、結(jié)構(gòu)一致，故其場(chǎng)的方向函數(shù)一致，場(chǎng)的振幅可用標(biāo)量表示：,其陣因子是一等比級(jí)數(shù)：,式中 為總場(chǎng)強(qiáng)的相位因子，如以陣的中心點(diǎn)作為參考點(diǎn)，則此因子為零。,式中：,其幅值為：,∵當(dāng)y =0時(shí)，陣元在M點(diǎn)所產(chǎn)生的場(chǎng)同相疊加，故場(chǎng)強(qiáng)最大。對(duì)上式取極限：,則均勻線陣的歸一化方向函數(shù)為：,式中：,若要求均勻直線陣在a =am方向產(chǎn)生最大輻射,相位差,陣元間距的電長(zhǎng)度,均勻線陣的歸一化方向圖,,邊射陣,端射陣,當(dāng)陣的最大輻

9、射方向在陣軸的方向上稱為端射式天線陣，或端射陣。由上式可得 β = kd,相控陣,若控制陣元電流相位使之在0到kd之間變化，則陣因子最大值的方向也在變（等于最大方向在掃描）。,b =0,b =kd,,,例：四個(gè)無(wú)方向性點(diǎn)源排列如圖，陣子的間距為 求天線陣的方向性（XOY，XOZ平面的方向圖）。,解：,∴ 端射陣。,由方向圖乘積定理：,其中無(wú)方向性點(diǎn)源的方向函數(shù)：,對(duì)四元陣：,,∵a為場(chǎng)點(diǎn)與z軸的