§1.2天線的電參數

發射天線有兩個主要功能：1、把經饋線從發射機輸送過來的高頻電流以電磁波形式向周圍空間輻射出去。2、定向輻射，即是將能量集中在一定立體角內輻射出去。12/22/2022§1.2天線的電參數發射天線有兩個主要功能：12/171

1、要使天線能從饋線得到最大功率，就必須使天線和饋線良好地匹配，也就是要使天線的輸入阻抗等于饋線的特征阻抗。這就導致引入天線輸入阻抗這一電參數。這些涉及到發射天線下列幾方面的問題2、天線從饋線得到的輸入功率是否全部由天線輻射出去？天線效率3、天線的定向能力。波瓣寬度、旁瓣電平，方向系數和增益等。

除了上述的基本電參數外，還有：4、頻帶寬度5、極化特性

12/22/20221、要使天線能從饋線得到最大功率，就必須使天線和饋線良好地2一方向圖表示場在不同方向上的相對大小，因此，畫圖時要用歸一化方向函數電偶極子的歸一化方向函數臂長度不超過0.625個波長的對稱振子的方向函數12/22/2022一方向圖表示場在不同方向上的相對大小，因此，畫圖時要用歸一3主瓣與旁瓣主瓣：最大輻射方向所在的瓣旁瓣（副瓣）后瓣（尾瓣）12/22/2022主瓣與旁瓣主瓣：最大輻射方向所在的瓣旁瓣（副瓣）后瓣（尾瓣）4平面圖：極坐標與直角坐標直角坐標：清楚1極坐標：形象、直觀112/22/2022平面圖：極坐標與直角坐標直角坐標：清楚1極坐標：形象、直觀15對數表示歸一化場值為了使方向圖中某些很低的電平值也能表示出來，可對歸一化場強值取對數換成分貝數120lg/10lg取對數為了使方向圖中某些很低的電平值也能表示出來，可對歸一化場強值取對數換成分貝數為了使方向圖中某些很低的電平值也能表示出來，可對歸一化場強值取對數換成分貝數dB012/22/2022對數表示歸一化場值為了使方向圖中某些很低的電平值也能表示出來6二、天線參數（1）-旁瓣電平

FirstSidelobeLevel旁瓣電平越低越好12/22/2022二、天線參數（1）-旁瓣電平 FirstSidelobe7天線參數（2）-主瓣寬度半功率主瓣寬度主瓣最大值兩側功率密度等于最大方向上功率密度一半的兩個方向的夾角12/22/2022天線參數（2）-主瓣寬度半功率主瓣寬度12/17/20228基本振子的主瓣寬度12/22/2022基本振子的主瓣寬度12/17/20229主瓣寬度的比較主瓣寬度愈小，說明天線輻射能量愈集中，其定向輻射的性能愈好，天線的方向性越強12/22/2022主瓣寬度的比較主瓣寬度愈小，說明天線輻射能量愈集中，其定向輻10主瓣寬度和旁瓣電平是一對不可調和的矛盾體壓低旁瓣，主瓣將會變寬壓縮主瓣寬度，旁瓣將會抬高12/22/2022主瓣寬度和旁瓣電平是一對不可調和的矛盾體壓低旁瓣，主瓣將會變11后向功率前向功率前后比是指天線的前向輻射功率和后向輻射功率之比天線參數（3）-前后比12/22/2022后向功率前向功率前后比是指天線的前向輻射功率和后向輻射功率之12前后比較差前后比較好12/22/2022前后比較差前后比較好12/17/202213天線參數（4）-方向系數定義：無方向性天線

產生的功率密度均勻分布在以天線為中心的球面上，無方向性

某一天線的方向系數是它在最大輻射方向上某一距離處的輻射功率密度和輻射功率相同的無方向性天線在同一距離處的輻射功率密度之比值。用D表示方向系數函數：12/22/2022天線參數（4）-方向系數定義：某一天線的方向14（1）（2）12/22/2022（1）（2）12/17/202215對于基本振子，其歸一化方向函數為對于無方向性天線，其歸一化方向函數為12/22/2022對于基本振子，其歸一化方向函數為對于無方向性天線，其歸一化方16方向系數的物理意義

無方向性天線

有方向性天線

某天線的方向系數，表征該天線在其最大輻射方向上比起無方向性天線來說把輻射功率放大的倍數。注意，不是實際上的放大12/22/2022方向系數的物理意義無方向性天線有方向性天線某天線的方向17天線在最大輻射方向上輻射強度的增加是以其它方向上輻射場的減小為代價的12/22/2022天線在最大輻射方向上輻射強度的增加是以其它方向上輻射場的減小18微波波段D=10000，采用無方向性天線，需要的發射功率為50kw。若采用微波天線，需要的發射功率為50kw/D=5w。若接收天線也為微波天線，則需要的發射功率僅為0.5mw。采用高方向性的發射天線，可節約發射功率采用高方向性的接收天線，可提高信號的信噪比天線的方向系數值越大，天線的方向性越好12/22/2022微波波段采用高方向性的發射天線，可節約發射功率天線的方向系數19天線參數（5）-效率天線的損耗功率為了提高天線的效率，應盡可能提高輻射電阻和降低損耗電阻是天線的損耗電阻12/22/2022天線參數（5）-效率天線的損耗功率為了提高天線的效率，應盡可20a12/22/2022a12/17/202221天線參數（6）-增益無方向性理想天線某天線的增益系數，表征該天線在其最大輻射方向上比起無方向性理想天線來說把輸入功率放大的倍數。增益對于無耗天線，G=D12/22/2022天線參數（6）-增益無方向性理想天線某天線的增益系數，表征該22有甲、乙兩天線，它們的方向系數相同，但增益系數不同，乙的增益系數是甲的兩倍，它們都是以最大輻射方向對準r遠處的點M，比較兩天線在點M處產生的場強大小。1）兩天線輻射功率相同時；2）兩天線輸入功率相同時。思考12/22/2022有甲、乙兩天線，它們的方向系數相同，但增益系數不同，乙的增益23由于方向系數和增益表示的是功率的比值，因此，12/22/2022由于方向系數和增益表示的是功率的比值，因此，12/17/2024dBi，dBd：兩者都是功率的比值，但參考基準不一樣。dBi的參考基準為無方向性天線，dBd的參考基準為偶極子天線，所以兩者略有不同。一般認為，表示同一個增益，用dBi表示出來比用dBd表示出來要大2.15。

dBi與dBd的區別12/22/2022dBi，dBd：兩者都是功率的比值，但參考基準不一樣。dB25天線參數（7）-天線的極化線極化、圓極化、橢圓極化天線在最大輻射方向上輻射的電磁波的極化特性天線不能接收與其正交的極化分量，線極化天線不能接收來波中與極化方向垂直的線極化波；圓極化天線不能接收來波中與其旋轉方向相反的圓極化分量圓極化天線能否接收線極化波？線極化天線能否接收圓極化波？12/22/2022天線參數（7）-天線的極化線極化、圓極化、橢圓極化12/1726天線參數（8）-輸入阻抗天線通過傳輸線與發射機相連，天線作為傳輸線的負載，與傳輸線之間存在阻抗匹配的問題。天線與傳輸線連接處稱為天線的輸入端，天線輸入端呈現的阻抗值定義為天線的輸入阻抗，用Zin表示輸入電阻，對應有功功率，以輻射和損耗兩種方式耗散掉輸入電抗，對應無功功率，貯存在近區中12/22/2022天線參數（8）-輸入阻抗天線通過傳輸線與發射機相連，天線作為27電壓駐波比（VSWR）回波損耗（反射系數S11）<-10dB<1.512/22/2022電壓駐波比（VSWR）<-10dB<1.512/17/20228天線的輸入阻抗決定于天線的結構、工作頻率以及周圍的環境。輸入阻抗的計算是比較困難的，除了少數天線外，大多數天線的輸入阻抗在工程中采用近似計算或實驗測定。如何采用實驗測定？VmaxVminVSWR=Zin12/22/2022天線的輸入阻抗決定于天線的結構、工作頻率以及周圍的環境。輸入29天線參數（9）-天線的輻射阻抗將計算功率的封閉面設置在天線的近區，用天線的全部場進行計算，則求出的的功率將包含有功功率和無功功率兩部分。引入輸入電流，可定義輻射阻抗輸入功率為輻射功率和損耗功率之和，有輻射電阻，對應于遠區輻射功率輻射電抗，對應于近區功率的轉化12/22/2022天線參數（9）-天線的輻射阻抗將計算功率的封閉面設置在天線的30天線參數（10）-頻帶寬度當工作頻率發生變化時，天線的的各個參數會發生變化，若變化的程度在所允許的范圍內，對應的頻率是天線的工作頻率，工作頻率的范圍稱為頻帶寬度。相對帶寬絕對帶寬窄帶天線寬帶天線超寬帶天線百分之幾百分之幾十幾個倍頻程12/22/2022天線參數（10）-頻帶寬度當工作頻率發生變化時，天線的的各個31天線的帶寬都是就某個參數而言的，不同的天線參數，如最大輻射方向、波瓣寬度、副瓣電平、增益、極化等往往有不同的帶寬。通常方向圖和輸入阻抗隨頻率的變化具有很大區別，因而使用方向圖帶寬和阻抗帶寬以示分別。與方向圖帶寬有關的參數包括最大輻射方向、波瓣寬度、旁瓣電平、方向性系數和增益。與阻抗帶寬有關的是輸入阻抗和輻射效率。若對方向圖帶寬和阻抗帶寬同時提出要求，取其窄的做為整個天線的帶寬。12/22/2022天線的帶寬都是就某個參數而言的，不同的天線參數，如最大輻射方32天線參數（11）-等效高度（有效長度）定義：在保持實際天線最大輻射方向上的場強值不變的條件下，假設天線上的電流分布為均勻分布時天線的等效長度。設實際長度為的某天線電流分布為最大輻射方向上產生的電場12/22/2022天線參數（11）-等效高度（有效長度）定義：在保持實際天線最33§1.2天線的電參數

發射天線有兩個主要功能：1、把經饋線從發射機輸送過來的高頻電流以電磁波形式向周圍空間輻射出去。2、定向輻射，即是將能量集中在一定立體角內輻射出去。12/22/2022§1.2天線的電參數發射天線有兩個主要功能：12/1734

1、要使天線能從饋線得到最大功率，就必須使天線和饋線良好地匹配，也就是要使天線的輸入阻抗等于饋線的特征阻抗。這就導致引入天線輸入阻抗這一電參數。這些涉及到發射天線下列幾方面的問題2、天線從饋線得到的輸入功率是否全部由天線輻射出去？天線效率3、天線的定向能力。波瓣寬度、旁瓣電平，方向系數和增益等。

除了上述的基本電參數外，還有：4、頻帶寬度5、極化特性

12/22/20221、要使天線能從饋線得到最大功率，就必須使天線和饋線良好地35一方向圖表示場在不同方向上的相對大小，因此，畫圖時要用歸一化方向函數電偶極子的歸一化方向函數臂長度不超過0.625個波長的對稱振子的方向函數12/22/2022一方向圖表示場在不同方向上的相對大小，因此，畫圖時要用歸一36主瓣與旁瓣主瓣：最大輻射方向所在的瓣旁瓣（副瓣）后瓣（尾瓣）12/22/2022主瓣與旁瓣主瓣：最大輻射方向所在的瓣旁瓣（副瓣）后瓣（尾瓣）37平面圖：極坐標與直角坐標直角坐標：清楚1極坐標：形象、直觀112/22/2022平面圖：極坐標與直角坐標直角坐標：清楚1極坐標：形象、直觀138對數表示歸一化場值為了使方向圖中某些很低的電平值也能表示出來，可對歸一化場強值取對數換成分貝數120lg/10lg取對數為了使方向圖中某些很低的電平值也能表示出來，可對歸一化場強值取對數換成分貝數為了使方向圖中某些很低的電平值也能表示出來，可對歸一化場強值取對數換成分貝數dB012/22/2022對數表示歸一化場值為了使方向圖中某些很低的電平值也能表示出來39二、天線參數（1）-旁瓣電平

FirstSidelobeLevel旁瓣電平越低越好12/22/2022二、天線參數（1）-旁瓣電平 FirstSidelobe40天線參數（2）-主瓣寬度半功率主瓣寬度主瓣最大值兩側功率密度等于最大方向上功率密度一半的兩個方向的夾角12/22/2022天線參數（2）-主瓣寬度半功率主瓣寬度12/17/202241基本振子的主瓣寬度12/22/2022基本振子的主瓣寬度12/17/202242主瓣寬度的比較主瓣寬度愈小，說明天線輻射能量愈集中，其定向輻射的性能愈好，天線的方向性越強12/22/2022主瓣寬度的比較主瓣寬度愈小，說明天線輻射能量愈集中，其定向輻43主瓣寬度和旁瓣電平是一對不可調和的矛盾體壓低旁瓣，主瓣將會變寬壓縮主瓣寬度，旁瓣將會抬高12/22/2022主瓣寬度和旁瓣電平是一對不可調和的矛盾體壓低旁瓣，主瓣將會變44后向功率前向功率前后比是指天線的前向輻射功率和后向輻射功率之比天線參數（3）-前后比12/22/2022后向功率前向功率前后比是指天線的前向輻射功率和后向輻射功率之45前后比較差前后比較好12/22/2022前后比較差前后比較好12/17/202246天線參數（4）-方向系數定義：無方向性天線

產生的功率密度均勻分布在以天線為中心的球面上，無方向性

某一天線的方向系數是它在最大輻射方向上某一距離處的輻射功率密度和輻射功率相同的無方向性天線在同一距離處的輻射功率密度之比值。用D表示方向系數函數：12/22/2022天線參數（4）-方向系數定義：某一天線的方向47（1）（2）12/22/2022（1）（2）12/17/202248對于基本振子，其歸一化方向函數為對于無方向性天線，其歸一化方向函數為12/22/2022對于基本振子，其歸一化方向函數為對于無方向性天線，其歸一化方49方向系數的物理意義

無方向性天線

有方向性天線

某天線的方向系數，表征該天線在其最大輻射方向上比起無方向性天線來說把輻射功率放大的倍數。注意，不是實際上的放大12/22/2022方向系數的物理意義無方向性天線有方向性天線某天線的方向50天線在最大輻射方向上輻射強度的增加是以其它方向上輻射場的減小為代價的12/22/2022天線在最大輻射方向上輻射強度的增加是以其它方向上輻射場的減小51微波波段D=10000，采用無方向性天線，需要的發射功率為50kw。若采用微波天線，需要的發射功率為50kw/D=5w。若接收天線也為微波天線，則需要的發射功率僅為0.5mw。采用高方向性的發射天線，可節約發射功率采用高方向性的接收天線，可提高信號的信噪比天線的方向系數值越大，天線的方向性越好12/22/2022微波波段采用高方向性的發射天線，可節約發射功率天線的方向系數52天線參數（5）-效率天線的損耗功率為了提高天線的效率，應盡可能提高輻射電阻和降低損耗電阻是天線的損耗電阻12/22/2022天線參數（5）-效率天線的損耗功率為了提高天線的效率，應盡可53a12/22/2022a12/17/202254天線參數（6）-增益無方向性理想天線某天線的增益系數，表征該天線在其最大輻射方向上比起無方向性理想天線來說把輸入功率放大的倍數。增益對于無耗天線，G=D12/22/2022天線參數（6）-增益無方向性理想天線某天線的增益系數，表征該55有甲、乙兩天線，它們的方向系數相同，但增益系數不同，乙的增益系數是甲的兩倍，它們都是以最大輻射方向對準r遠處的點M，比較兩天線在點M處產生的場強大小。1）兩天線輻射功率相同時；2）兩天線輸入功率相同時。思考12/22/2022有甲、乙兩天線，它們的方向系數相同，但增益系數不同，乙的增益56由于方向系數和增益表示的是功率的比值，因此，12/22/2022由于方向系數和增益表示的是功率的比值，因此，12/17/2057dBi，dBd：兩者都是功率的比值，但參考基準不一樣。dBi的參考基準為無方向性天線，dBd的參考基準為偶極子天線，所以兩者略有不同。一般認為，表示同一個增益，用dBi表示出來比用dBd表示出來要大2.15。

dBi與dBd的區別12/22/2022dBi，dBd：兩者都是功率的比值，但參考基準不一樣。dB58天線參數（7）-天線的極化線極化、圓極化、橢圓極化天線在最大輻射方向上輻射的電磁波的極化特性天線不能接收與其正交的極化分量，線極化天線不能接收來波中與極化方向垂直的線極化波；圓極化天線不能接收來波中與其旋轉方向相反的圓極化分量圓極化天線能否接收線極化波？線極化天線能否接收圓極化波？12/22/2022天線參數（7）-天線的極化線極化、圓極化、橢圓極化12/1759天線參數（8）-輸入阻抗天線通過傳輸線與發射機相連，天線作為傳輸線的負載，與傳輸線之間存在阻抗匹配的問題。天線與傳輸線連接處稱為天線的輸入端，天線輸入端呈現的阻抗值定義為天線的輸入阻抗，用Zin表示輸入電阻，對應有功功率，以輻射和損耗兩種方式耗散掉輸入電抗，對應無功功率，貯存在近區中12/22/2022天線參數（8）-輸入阻抗天線通過傳輸線與發射機相連，天線作為60電壓駐波比（VSWR）回波損耗（反射系數S11）<-10dB<1.512/22/2022電壓駐波比（VSWR）<-10dB<1.512/17/20261天線的輸入阻抗決定于天線的結構、工作頻率以及周圍的環境。輸入阻抗的計算是比較困難的，除了少數天線外，大多數天線的輸入阻抗在工程中采