5方向性增强原理与阵因子图

1、第二章第二章 方向性增强原理与天线阵的方向性方向性增强原理与天线阵的方向性 2.1 方向性增强原理与二元阵方向性增强原理与二元阵 、方向性增强原、方向性增强原理理0r0me(1)max060ai ler(1)max02260applierrr60sinjkrai lejer0r012(2)max00(1)max02222606026022ppllerrrrplerren enmax()max( )1同理，对于n元振子有：同相位同方向两基本振子沿轴向排列两振子同相馈电原先馈给单个振子的辐射功率现均分给两个振子 必须指出，以上是就最大辐射方向上的情况进行讨论的。那么，在其它方向上结果又如何呢？ r

2、rrd21cos,602dr kr 若两振子仍是同相馈电，其合成场就为零。但是，单振子在 方向上并不是零辐射。 60方向性增强原理n将功率分配到两个或更多的振子上，各振子产生的场在空间相互干涉，使某些方向上的辐射增强了，而另外一些方向上的辐射减弱了甚至为零，实现了辐射功率在空间的重新分配，这就是方向性增强原理二、二元振子阵二、二元振子阵rrd21cos 111cos211mjkdmeefemefe21jiime21cosrrd c o sk d 211jmemefe12eee 12111jmeeeefme111jaffm eff 1f称为振子阵方向函数的单元因子 1jafme称为振子阵方向函数

3、的阵因子 上式表明振子阵的方向图等于单元天线的方上式表明振子阵的方向图等于单元天线的方向图和阵因子图的乘积。这就是方向图乘积定理。向图和阵因子图的乘积。这就是方向图乘积定理。 方向图乘积定理方向图乘积定理n 方向图乘积定理只适用于取向一致的相似元组成的天线阵。n方向图乘积定理对于由任意个相似元组成的振子阵也是普遍适用的。n天线阵的阵因子和单元天线无关，它只取决于各元的馈电及阵的排列. 1cosjafmekd（一）等幅二元阵的阵因子及其图形（一）等幅二元阵的阵因子及其图形 1m 1jafe 2211cosjsin(1cos)sin2(1cos)kdcos2 cos(2)2 cos()2kdcos

4、cos()2jaafefm1,01、等幅同相 dcos(cos)af 1d2cos(cos )2af 2dcos( cos )af函数列表法以表格的形式列出不同方向上的阵因子函数的值，主要是列出零值与极大值，然后画得阵因子的图形。等幅同相二元振阵因子方向图m1, 2、等幅反相 1d2sin(cos )2af 2dsin( cos )af ddcos(cos)sin(cos)2af函数解析法：函数解析法： d2sin(cos)2afcos(2n+1)(n0,1,2,.)cos(2n+1)22 0180阵因子函数的零值方向必满足下列条件 cosm2 (m0,1,2,.)cos2m 只能 (m0)9

5、0270极大值方向必满足下列条件 (n0)d对于 的情况，cosm 只能(m0,1) 90cos02700cos1180 极大值方向为：2n+1cos2 只能 (n0)601cos21202401cos2300 sin( cos)af求得零值方向等幅反相二元振阵因子方向图结论1 dcos(cos) ,afd=,d=2振因子图有两个瓣，振因子图有四个瓣。这是因为两天线元之间的距离增大时，波程差随角度变化的变动范围随之增大，从而出现更多的零点和极大点，于是波瓣数随之就增多了dsin(cos)dd结论2n 将同相激励与反相激励的二元阵阵因子图相比较，它们的最大辐射方向和零辐射方向互相交换。因为，现在

6、两天线元电流反相，在没有波程差或波程差为波长的整数倍的方向上，场从同相激励情况下的同相相加变为反相激励情况下的反相相消，而在波程差为半波长的奇数倍的方向上，场从同相激励情况下的反相相消变为反相激励情况下的同相相加。90、等幅 相位差=90 dcos(cos)4af d2cos(cos )42af dcos(cos )4af=+90d2且 cos(cos)42af零值方向必满足下列条件： cos(2m1)(m0,1,2,.)422 1cos(2m1)2 只能 (m0)00601cos2300极值方向必满足下列条件 1cosn(n0,1,2,.)cos2( n)424 1201 (n0)cos2240 只能：0 ,90 ,180 ,270至于这四个特殊方向的值 00.707900.7071800.7072700.707aaaaffff90度相位差，间距为1/2波长的二元阵阵因子图+90度相位差，间距为1/4波长的二元阵阵因子图090090090090 结论n当两阵元的电流相位相差90度时，其阵因子图的极大值方向在相位滞后90度的天线元的一侧