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升降桅桿通訊 天線方向性

瀏覽: 2021-02-23 11:12:42
 

 

天線方向性指的是天線在不同平面的輻射電磁波場(chǎng)強(qiáng),主要表現(xiàn)方法為天線的方向圖,天線的方向性是天線的主要研究方向。
天線的特性有:阻抗特性、方向特性、極化特性、帶寬特性。
天線的方向性以天線的方向圖和半功率波束寬度、第一零點(diǎn)波束寬度和副瓣電平來(lái)描述。

向性概念
全部無(wú)線電設(shè)備都依靠空間傳播的電磁波工作,而電磁波的發(fā)射或接收都要通過(guò)天線來(lái)實(shí)現(xiàn),根據(jù)IEEE標(biāo)準(zhǔn),天線定義為“輻射或接收無(wú)線電波的裝置”,即天線是這樣一個(gè)部件:將電路中的高頻振蕩電流或饋線上的導(dǎo)行波有效地轉(zhuǎn)變?yōu)槟撤N極化的空間電磁波,并保證電磁波按所需的方向傳播(發(fā)射狀態(tài)),或?qū)?lái)自空間特定方向的某種極化的電磁波有效地轉(zhuǎn)變?yōu)殡娐分懈哳l振蕩電波或饋線上的導(dǎo)行波(接收狀態(tài))。所謂波的極化,是指在垂直于傳播方向平面內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度矢量E隨時(shí)間變化的方式,亦即電場(chǎng)矢量在空間的取向,上述定義表明天線具有以下特性:

 

阻抗特性
天線應(yīng)能將高頻電流能量盡可能多地轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶挪芰浚@首先要求天線是一個(gè)良好的“電磁開(kāi)放系統(tǒng)”,其次要求天線與發(fā)射機(jī)(源)匹配或與接收機(jī)(負(fù)載)匹配。

 

方向特性
天線應(yīng)使電磁波盡可能集中于所需的方向上,或?qū)λ璺较虻膩?lái)波有最大的接收。

 

極化特性
天線應(yīng)能發(fā)射或接收規(guī)定極化的電磁波。

 

帶寬特性
天線應(yīng)有足夠的工作頻帶。

原理
各種無(wú)線電設(shè)備對(duì)天線方向性的要求是千差萬(wàn)別的,例如精密測(cè)量雷達(dá)要求天線輻射的電磁波集中在極小的空間立體角內(nèi),稱為“針狀波束”;通信基站和電視發(fā)射臺(tái)則要求電磁波在水平面內(nèi)方向均勻輻射,即具有“全向性”,通常用方向圖和一些有關(guān)參數(shù)來(lái)描述不同的方向性。

方向性圖
天線輻射電磁場(chǎng)在以天線為中心,某一距離為半徑的球面上隨空間角度(包括方位角和俯仰角)分布的圖形,稱為輻射方向圖。球面的半徑,也就是場(chǎng)點(diǎn)到天線的距離必須滿足遠(yuǎn)區(qū)條件。
因?yàn)樘炀€方向圖一般呈花瓣圖。最大輻射方向兩側(cè)第一個(gè)零輻射方向線以內(nèi)的波束稱為主瓣,與主瓣方向相反的波束稱為背瓣,其余零輻射方向間的波束稱為副瓣或旁瓣。
天線的三維方向圖比較形象,天線在整個(gè)空間的輻射分布可一目了然,但繪制繁難。
一般情況下不需要對(duì)空間每方向都仔細(xì)地研究,因此在天線的設(shè)計(jì)和測(cè)試中往往只采用兩個(gè)主平面上的二維方向圖來(lái)表征天線在整個(gè)空間的輻射情況,主平面一般是指通過(guò)天線對(duì)稱軸或最大輻射方向的兩個(gè)相互垂直的特殊平面,其選取方法視具體天線而異。
例如:對(duì)于絕大多數(shù)天線,最通用的是取與電場(chǎng)矢量平行的E面和與電場(chǎng)矢量垂直的H面。
半功率波束寬度、第一零點(diǎn)波束寬度
用方向圖來(lái)描述天線的方向性有時(shí)候不夠方便,因而常采用半功率波束寬度、第一零點(diǎn)波束寬度和副瓣電平等參數(shù)來(lái)表示天線輻射電磁場(chǎng)能量在空間的分布概貌。
半功率波束寬度(又稱波瓣寬度)是指方向圖的主瓣內(nèi)功率密度等于最大功率密度的一半(或場(chǎng)強(qiáng)為最大值的0.707倍)的兩方向間的夾角。
第一零點(diǎn)波束寬度(又稱為主瓣張角)是指主瓣兩側(cè)第一個(gè)零點(diǎn)間的夾角。
副瓣電平是指副瓣最大值與主瓣最大值之比,通常用分貝來(lái)表示。