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  • 天线方向性系数
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    2015-01-26 09:08:06

    天线 方向性系数,增益,效率的关系

    天线 方向性系数=A,

    增益=B,

    效率的关=C

    B=C*A

    术语

        

    方向性效率就是增益。

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  • 天线方向图,是指在离天线一定距离处,辐射场的相对场强(归一化模值)随方向变化的图形,通常采用通过天线最大辐射方向上的两个相互垂直的平面方向图来表示。天线方向图是衡量天线性能的重要图形,可以从天线方向图中...

    天线方向图,是指在离天线一定距离处,辐射场的相对场强(归一化模值)随方向变化的图形,通常采用通过天线最大辐射方向上的两个相互垂直的平面方向图来表示。

    天线方向图是衡量天线性能的重要图形,可以从天线方向图中观察到天线的各项参数。

    天线方向图分类

    1.在地面架设的线天线一般采用两个相互垂直的平面来表示其方向图。即:水平面方向图和铅垂面方向图。

    2.超高频天线通常采用与场矢量相平行的两个平面来表示,即E平面方向图,H平面方向图。

    3.按照坐标的选择可分为:直角坐标方向图,极坐标方向图,立体方向图等。

    天线的特性参数

    主要包括:主瓣宽度,旁瓣电平,前后比,方向系数等

    1.主瓣宽度:是衡量天线的最大辐射区域的尖锐程度的物理量。通常取天线方向图主瓣两个半功率点之间的宽度。

    2.旁瓣电平:是指离主瓣最近且电平最高的第一旁瓣的电平,一般以分贝表示。

    3.前后比:是指最大辐射方向(前向)电平与其相反方向(后向)电平之比,通常以分贝为单位。

    4.方向系数:在离天线某一距离处,天线在最大辐射方向上的辐射功率流密度与相同辐射功率的理想无方向性天线在同一距离处的辐射功率流密度之比。

    天线增益

    指在输入功率相等的条件下,实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系,方向图主瓣越窄,副瓣越小,增益越高。

    增益的物理含义

    为了在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号,如果用理想的无方向性点源作为发射天线,需要 100W 的输入功率,而用增益为 G = 13 dB = 20 的某定向天线作为发射天线时,输入功率只需 100 / 20 = 5W 。换言之,某天线的增益,就其最大辐射方向上的辐射效果来说,与无方向性的理想点源相比,把输入功率放大的倍数。

    不同用途的天线要求其有不同的方向性,阵列天线以其较强的方向性和较高的增益在工程实际中被广泛应用。

    线性阵列

    线阵中各个单元天线的类型和取向均相同,且以相等的间隔d排列在一条直线上,且各单元天线的电流振幅相同,相位依次滞后同一数值。

    阵列天线的辐射电磁场是组成该天线阵各单元辐射场的总和(矢量和),由于各单元的位置和馈电电流的振幅和相位均可以独立调整,这就使阵列天线具有各种不同的功能。

    328284.png

    对于单元数很多的天线阵,用解析方法计算阵的总方向图相当繁杂。假如一个多元天线阵能分解为几个相同的子阵,则可利用方向图相乘原理比较简单地求出天线阵的总方向图。

    一个复杂的天线阵可考虑多次分解,即先分解成大的子阵,这些子阵再分解为较小的子阵,直至得到单元数很少的简单子阵为止,然后再利用方向图相乘原理求得阵的总方向图。

    这种情况适应于单元是无方向性的条件,当单元以相同的取向排列并自身具有非均匀辐射的方向图时,则天线阵的总方向图应等于单元的方向图乘以阵的方向图。

    今天针对会员给出线性阵列和平面阵列的天线方向图程序。仿真结果如下:

    线性阵列

    328280.png

    328286.png

    328282.png

    在Matlab命令窗口输入Ftheta后,会跳出参数设置界面,输入线性阵列参数,点击结果即可得到下面不同坐标下的线阵的方向图。

    平面阵列

    328281.png

    328285.jpg

    328287.png

    328283.png

    上面平面阵列中有阵元数30*30,期望的俯仰角为20°,方位角为0°;参数可设,二维方向图以及切面图如上所示。

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  • 阵列天线方向图的MATLAB实现.pdf

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    阵列天线方向图的MATLAB实现第25卷第1期 西藏大学学报( 自然科学版) Vol.25 No.12010年6月 JOURNAL OF TIBET UNIVERSITY Jun. 2010阵列天线方向图的MATLAB 实现陈天禄郭燕红(西藏大...

    阵列天线方向图的MATLAB实现

    第25卷第1期 西藏大学学报( 自然科学版) Vol.25 No.1

    2010年6月 JOURNAL OF TIBET UNIVERSITY Jun. 2010

    阵列天线方向图的MATLAB 实现

    陈天禄郭燕红

    (西藏大学理学院 西藏拉萨 850000)

    摘要:天线的方向性是指电磁场辐射在空间的分布规律,文章以阵列天线的方向性因子F (θ ,φ)为主

    要研究对象来分析均匀和非均匀直线阵天线的方向性。讨论了阵列天线方向图中主射方向和主瓣宽度随

    各参数变化的特点,借助MATLAB绘制出天线方向性因子的二维和三维方向图,展示天线辐射场在空间

    的分布规律,表现辐射方向图的特点。

    关键词:阵列天线;方向图;MATLAB

    中图分类号:TN82 文献标识码:A 文章编号:1005-5738 (2010)01-103-05

    前 言

    天线是发射和接收电磁波的重要的无线电设备,没有天线

    也就没有无线电通信。不同用途的天线要求其有不同的方向性,

    阵列天线以其较强的方向性和较高的增益在工程实际中被广泛

    应用。因此,对阵列天线方向性分析在天线理论研究中占有重要

    地位。阵列天线方向性主要由方向性因子F (θ ,φ)表征,但F (θ ,

    φ)在远区场是一组复杂的函数,如果对它的认识和分析仅停留

    在公式中各参数的讨论上,很难理解阵列天线辐射场的空间分

    [1]

    布规律 。MATLAB以其卓越的数值计算能力和强大的绘图功

    能,近年来被广泛应用在天线的分析和设计中。借助MATLAB可

    以绘制出阵列天线的二维和三维方向图,直观地从方向图中看

    出主射方向和主瓣宽度随各参数的变化情况,加深对阵列天线

    辐射场分布规律的理解。

    图1 均匀直线阵

    1 均匀直线阵方向图分析

    若天线阵中各个单元天线的类型和取向均相同,且以相等的间隔d 排列在一条直线上。且各单元天

    [2]

    线的电流振幅均为I ,相位依次滞后同一数值α ,那么,这种天线阵称为均匀直线式天线阵,如图1所示:

    收稿日期:201 0- 05- 1 4

    第一作者简介:陈天禄(1 979- ),男,汉族,甘肃天祝人,西藏大学理学院讲师,主要研究方向为宇宙线和γ 天文。

    - 103 -

    陈天禄,郭燕红:阵列天线方向图的MATLAB实现

    [3]

    均匀直线阵归一化阵因子为 :

    sin nξ

    2

    Fn (θ ,准)= ,ξ =kdcosθ-α , (1)

    nsin ξ

    2

    Fn (θ ,准)是一个周期函数,所以除ξ=0时是阵因子的主瓣最大值外,ξ=±2mπ (m=1,2,...)都是主瓣最

    大值,这些重复的主瓣称为栅瓣,在实际应用中,通常希望出现一个主瓣,为避免出现栅瓣,必须把ξ 限制

    [4] 2π

    在-2π <ξ <2π 范围内 ,其中k= ,即波数,n 表示阵元数目。

    λ

    1.1 边射式直线阵

    当均匀直线阵各天线元上的电流都同相时,即α=0时,天线阵最大辐射方向为垂直于天线阵的轴线

    方向,即θ=±π 方向,这种天线阵称为边射式直线阵,其归一化阵因子为:

    2

    ndcosθ

    sin ! 2 "

    Fn (θ ,准)= (2)

    kdco

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  • MATLAB 任意阵列GUI模型制作通过输入参数直接获得天线方向图或方向性系数的演示
  • 方向性图虽然一定程度上反映了天线辐射状态,但它是一个相对值,为了定量描述天线集中辐射程度,引进了方向性系数这一概念, 方向性系数是用来表征天线辐射能量集中程度的一个参数。

          大家好,我们将系统性的给大家分享天线和射频相关的知识,以下是我梳理的《天线基础》中"天线的主要技术指标及其含义"的思维导图,天线的主要技术指标及其含义在《天线基础》中是第三节,前面的基础基本没有太强的关联性,所以我们选择先给大家分享时长听见的相关主要技术指标;


     

            方向性图虽然一定程度上反映了天线辐射状态,但它是一个相对值,为了定量描述天线集中辐射程度,引进了方向性系数这一概念, 方向性系数是用来表征天线辐射能量集中程度的一个参数。

            天线在给定方向上的方向性系数 D( , θ0 ϕ0) 有两种定义方法,这两种定义方法最终得到的天线方向性系数结果表达式是一样的;

            定义方法 1在相同辐射功率情况下,某天线在给定方向的辐射强度UPr(θ0 , ϕ0  )与理想点源天线在同一方向的辐射强度U0  (θ0 ,ϕ0) 之比。即

            在相同辐射功率条件下,各向同性的点源天线是把整个辐射功率均匀分布在一个球面上,球面上的辐射场强相等为 E0 。而有一定方向性的某天线则把这个辐射功率相对集中在某个方向上辐射出去,则这个方向上的辐射场强为Em 。显然 E0 小于 Em ,见图便知, Em 愈大,方向性系数 D 就愈大,则天线辐射就愈集中。

            定义方法 2在给定方向产生相同电场强度下,理想点源天线的辐射功率与某天线辐射功率之比。即

            在相同电场强度条件下,取 E0 = Em ,显然把整个辐射功率均匀分布在一个球面上的理想点源天线的辐射功率 Pr0 大于某天线的辐

            方向性系数表示是无量纲的量,工程上一般采用分贝表示

            方向性越尖锐的天线D越大,相反则D越小,若D=1,则表示为无方向性天线,是一个理想点源辐射场。

     

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  • 天线的增益* 效率=天线方向性  术语为:增效出方向
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