《天线与电波传播》课件 （张晨新）17、18 口径天线、 阵列天线.pptx

天线与电波传播专题九 口径天线 课 堂 设 计教学内容面天线的基本概念与惠更斯—菲涅尔原理常见口径天线缝隙天线微带天线喇叭天线抛物面天线 面天线的基本概念与惠更斯—菲涅尔原理最简单的面天线——开口波导面天线的主要形式有：（1）喇叭天线：由终端开口的波导，为加大口径逐渐张开而形成的，常用的有矩形喇叭天线、圆形喇叭天线；通常用做标准增益天线、反射面天线的馈源。喇叭天线（2）反射面天线：它由馈源（也称照射器）和金属反射面构成。馈源（照射器）通常由振子天线或喇叭天线构成，金属反射面对馈源产生的电磁波进行全反射，形成天线的方向性。常用的有抛物面天线、卡塞格伦天线。抛物面天线 面天线的基本概念与惠更斯—菲涅尔原理惠更斯—菲涅尔原理惠更斯-菲涅耳原理：波在传播的过程中，波阵面上每一点都是子波源，由这些子波源产生的球面波波前的包络构成下一时刻的波阵面。 面天线的基本概念与惠更斯—菲涅尔原理惠更斯—菲涅尔原理惠更斯元及坐标系统惠更斯元辐射场求解的等效原理：面元=电流元+磁流元 缝隙天线是指在导电平面内通过开口形成缝隙（或槽），加入馈电后形成辐射的天线。 理想缝隙可以等效为磁流源激励的对称缝隙，相同尺寸的带状对称振子与之互补，所以我们可以通过互补的对称振子的场来求缝隙天线的场。理想缝隙天线等效磁流振子互补带状对称振子缝隙天线 （1）H面方向图是半个“8” 字。（2）E面方向图为半圆。（3）有限金属板上的方向图有畸变。有限尺寸导电平面上的缝隙天线的方向图具有以下几个特点：缝隙天线 微带贴片天线 微带天线是由导体薄片粘贴在背面有导体接地板的介质基片上形成的天线。优点：（1）体积小，重量轻，低剖面，能与载体共形；（2）制造成本低，易于批量生产；天线的散射截面较小；（3）能得到单方向的宽瓣方向图，最大辐射方向在平面的法线方向；（4）易于和微带线路集成；（5）易于实现线极化和圆极化，容易实现双频段、双极化等多功能工作。 微带天线矩形微带天线矩形微带天线结构及等效面磁流密度90?180?150?120?90?60?30?0?-5dB(a)H面（xOz面）(b)E面（xOy面）-90?-60?-30?0?30?60?-5dB实测值计算值(W=1㎝，L=3.05㎝，f=3.1GHz) 微带天线双频微带天线 同轴线馈缝隙负载贴片天线结构WPydWsW1LLSlzWh天线的|S11|参数曲线|S11|/dB0-10-20-304.08.012.0f/GHz测量值WP=6.5mmWP=5.5mmWP=4.5mmWP=6.5mm 微带天线双频微带天线分层双频圆极化微带天线结构示意图（a）俯视图（b）侧视图W0S1WbWtLtLbS2S3S4εr3，h3εr2，h2εr1，h1 1.01.11.21.31.41.51.61.71.80-2-4-6-8-10-12-14-16-18-20f/GHz|S11|/dBLt=62.275mm，Wt=58.750mm，Lb=78.765mm，Wb=75.5mm，S1=20.79mmS2=8.36mm，S3=10.4mm，W0=9.8mm，h1=31.4mm，h2=h3=1.57mm分层双频圆极化微带天线的|S11|参数曲线FDTD实测 喇叭天线剌叭天线的种类及其辐射（a） H 面扇形喇叭（b） E面扇形喇叭（c） 角锥喇叭（d） 圆锥喇叭 剌叭天线的口径场zxyzDbyxaE面扇形喇叭的场结构喇叭天线 剌叭天线的口径场H面扇形喇叭的场结构oxyzzxyDao′RH喇叭天线 剌叭天线的口径场RE =RH =R角锥喇叭的口径场yzDboo′MDax喇叭天线 剌叭天线的方向性方向函数E面方向函数：H面方向函数：喇叭天线 剌叭天线的方向性增益系数E面扇形喇叭：H面扇形喇叭：角锥喇叭：喇叭天线 剌叭天线的方向性主瓣宽度E面扇形喇叭：H面扇形喇叭：角锥喇叭：喇叭天线 剌叭天线辐射圆极化波双探针圆极化天线的剖视图喇叭口输入同轴线激励探针喇叭天线 剌叭天线辐射圆极化波AA剖视图单探针圆极化天线内部结构示意图盖板外壳调整销钉喇叭口法兰盘带激励销的弯插头输入45?AA喇叭天线 调整销钉激励探针调整销钉（b）激励探针激励的TE11型波电场E（a）垂直于调整销钉的电场分量E1（c） 平行于调整销钉的电场分量E2圆波导内TE11波电场分解图示45?EE2E190?0剌叭天线辐射圆极化波喇叭天线 抛物面天线　　旋转抛物面天线（Paraboloidal Reflector Antennas）是应用最广泛的天线之一，它由馈源和反射面组成。天线的反射面由形状为旋转抛物面的导体表面或导线栅格网构成，馈源是放置在抛物面焦点上的具有弱方向性的初级照射器，它可以是单个振子或振子阵，单喇叭或多喇叭，开槽天线等。利用抛物面的几何特性，