天线及电波传播_第四章

1、2222,411rtrrrtttrtcdrcdttrDDReePP 设有两个结构和取向完全相同的设有两个结构和取向完全相同的对称振子，相距为对称振子，相距为 且且 ，如，如左图所示，电流分别为左图所示，电流分别为 和和 ， 为电流相位差，天为电流相位差，天线元在线元在YOZ面内，沿面内，沿y 轴方向，阵轴方向，阵列的轴与列的轴与z轴重合。轴重合。drd 201jeII 202jeIIsin40relkIjEjkr11201cos41relkIjEkrj22202cos42relkIjEkrj222112021coscos421rerelkIjEEEkrjkrjtrrrdrrdrr212121c

2、os2cos2cos21cos2cos4cos402cos2cos0kdrelkIjEeerelkIjEjkrtkdjkdjjkrtcos21cos2kdAF)(ef)(ef)(fa)(fa)(F)(F4d2.2.0.cba0.acos21cos2cos40kdrelkIjEjkrt4dcos4coscostnE0cos4coscosntnE20cosnn0cos4cosn2.b4d1cos4coscostnE20cosnn01cos4coscosntnE无解21cos4021cos401cos4cosnnnn20022.b4d20cosnn01cos4coscosntnEnnnn21cos4

3、21cos401cos4cos无解1cos4coscostnE22)(0)1(0120201,.,NjNNjNjjeIIeIIeIIeII2cos2cos0cos4kdjkdjjkrteerelkIjENnkdnjkdNjkdjkdjeeeeAF1cos1cos1cos2cos1coskdNnnjNjjjeeeeAF11121121NjjjeeeAFjNNjjjjeeeeAFe12（1）（2）（2）式（）式（1）式可得）式可得11jNjeeAF21sin2sin112121212221NeeeeeeeeAFNjjjNjNjNjjjN21sin2sinNAF如果阵列的参考点位如果阵列的参考点位于

4、阵列的中心，可得于阵列的中心，可得阵因子为阵因子为coskd21sin2sin121sin2sinNNAFNAFn22sinNNAFn近似近似在在 邻域邻域01N) 1,.,2 , 1(2NnNn2N4N22NN20coskddm2cos1【3dB波瓣宽度】波瓣宽度】22sinNNAFn查表可得查表可得391. 1cos22hkdNNNdh782. 22cos1dm2cos1最大值位置最大值位置hmh23dB波瓣宽度波瓣宽度Nkd3cosNds32cos1212. 03222sinNNAFndBAFn47.1332log200coskd2000, 3 , 2 , 1,nnd同时nnkd2cos

5、2cos180,0此时除了在此时除了在 外，在外，在 也出现了与主瓣一样大也出现了与主瓣一样大的波瓣，此波瓣称为栅瓣。的波瓣，此波瓣称为栅瓣。90180,0因此为了避免栅瓣出现，一般要求因此为了避免栅瓣出现，一般要求maxd0coskd00kd2d当0kd同时在 ， 具有端射阵。000, 3 , 2 , 1,nnd当边射和端射同时存在。因此，为实现单一方向的端射阵，同时避免栅瓣的出现，要求2maxd方向与轴线间的夹角为方向与轴线间的夹角为 ，由，由 得得 【相控扫描阵】【相控扫描阵】相控扫描阵：主辐射方向在空间按一定规律扫描的阵列天线。相控扫描阵：主辐射方向在空间按一定规律扫描的阵列天线。相控

6、扫描阵的原理：相控扫描阵的原理：设天线阵的轴线沿设天线阵的轴线沿 轴正方向，最大辐射轴正方向，最大辐射0)cos(21mkd)(cos1kdmzm 控制电流相位差控制电流相位差 ，使它按照某种规律变化，那么，最大辐射，使它按照某种规律变化，那么，最大辐射方向也必然作相应变化。方向也必然作相应变化。【方向性系数】【方向性系数】最大辐射方向上方向性系数的一般表达式为最大辐射方向上方向性系数的一般表达式为 2002sin),(4ddFD当天线的方向性图为轴对称时当天线的方向性图为轴对称时02sin)(2dFDa对对N元直线阵，有元直线阵，有 ，在天线元数，在天线元数N很大时，方向性很大时，方向性很强

7、，能量集中在很强，能量集中在 附近很小的范围里。这时附近很小的范围里。这时 ，2sin2sin)(NNFa0sin)cos(2)cos(2sin22sin)(kdNkdNNNFa设天线阵的总长度为设天线阵的总长度为 , 且且 。当。当N 很大时有很大时有 ，代入上式可得代入上式可得LdNL) 1(NdL 2cos2)2cos2sin()(NkLNkLFa侧射阵的方向性系数：侧射阵的方向性系数：因为因为 ，故，故 ，所以，所以0cos2)cos2sin()(kLkLFa022sin)cos2()cos2(sin2dkLkLD令令 ，则，则 ， ，当，当N 很大时，很大时，cos2kLz dkLdzsin2222sin22kLkLdzzzkLDLD2端射阵的方向性系数：端射阵的方向性系数：由由 ， 得得 ， kd) 1(cos2) 1(cos2sin)(kLkLFa02sin) 1(cos2)