天线的主要技术指标

2011-04-18 23:39:30来源: 互联网
天线的方向图 

   (一) 方向图

    天线辐射的电场强度在空间各点的分布是不一样的,为了描述天线这种辐射强度的分布情况,我们可以用矢量来表示。把天线放置于坐标原点,并使其轴向与z轴方向重合,所有的矢量从原点出发,其长度代表电场强度。用连线连接各矢量端点,所围成的包络,就是天线的方向图。显然,方向图是三位的,但通常取其水平和垂直两个切面,故有水平方向图和垂直方向图,或E面(平行于电场)和H面(垂直于电场方向)方向图,如图3-25所示。

图 3-25 天线的方向图(垂直切面)

    (二)  主瓣宽度

    方向图反映了天线集中辐射能的情况。通常,方向图有许多叶瓣,最大辐射方向的叶瓣叫主瓣,其它叶瓣叫旁瓣(或付瓣)。主瓣宽度定义为当信号功率下降到最大辐射方向功率值的一半即-3dB)(即场强下降为最大值的0.707倍) 处,两点之间的夹角宽度。一般情况下,口径为D的向抛物面天线,其主瓣宽度可用下式估算:

(3-13)

    其中,λ为工作波长

    例如:6米C波段天线为0.9°;3米C波段天线为1.8°;1.5米C波段天线为3.6°等。

   (三) 副瓣电平

    副瓣电平定义为:

    副瓣电平=10lg(副瓣最大功率/主瓣最大功率)

(3-14)

    副瓣电平高,易对其他同频无线通信系统产生干扰,也容易受干扰,故其值越小越好。副瓣电平也是天线的重要指标之一。

   3.5.2 天线的增益    

   (一) 天线增益的定义

    在相同输入功率条件下,天线在最强方向上某一点所产生的电场强度的平方(或功率P)与无耗理想点源天线在该点产生的电场强度的平方(或功率)之比,定义为改天显得增益G,即

(3-15)

    若以分贝作为单位,则有

( dB )

(3-16)

   (二) 理想面天线的增益计算

    设面天线的等效开口面积为,在上电场为同相均匀分布,则与理想点源天线的等效开口面积 之比即为面天线的增益,即

(3-17)

   (三) 非理想面天线的增益

    对于非理想面天线,其实际开口面积S与等效开口面积之比,定义为该天线的效率,即So=ηS,则非理想面天线的增益为

(3-18)

    若用分贝数表示,则有

( dB )

(3-19)

    由于天线的效率与天线的形式、结构和加工工艺等因数有关,故不同的天线其效率也各不相同。在通常情况下,各种类型天线的效率可作如下估计:

    网状普通抛物面天线:η≈50%

    板状抛物面天线: η≈60%

    卡塞格伦天线:η≈70%


    3.5.3 天线的噪声温度                  

    除了天线增益外,天线的噪声温度对整个接收系统的性能也有重要的影响,因为它将使系统的载噪比下降。因此,为了全面地衡量天线的综合性能,通常采用天线的品质因素来表示天线的性能。天线的品质因素定义为

Q=Ga/Ta

(3-20)

    其中,Ga为天线的增益,Ta为天线的噪声温度。

    天线的噪声来源可分为外部和内部。由反射面和馈源本身的损耗引起的噪声为内部噪声;由天线所处的环境中存在的噪声的影响,其中包括空间大气吸收、宇宙噪声和地面热辐射等,为外部噪声。地面热辐射噪声往往通过碰地的天线主瓣和旁瓣进入天线的,故天线主瓣和旁瓣小的天线其噪声温度也越小。对于C波段天线,一般取20~40K左右。

   3.5.4 天线的阻抗与驻波比    

    天线阻抗是指从天线输入端口(作为接收天线时,为输出端口)看向天线的输入阻抗,它是天线输入电压与电流之比。在微波频段,很少用天线阻抗概念,而用反射系数或驻波比来表示天线与馈线的阻抗匹配状况。

    电压驻波比ρ与电压反射系数之间的关系为:

(3-21)

    一般要求ρ应在1.4以内。

    测量驻波比通常采用测量回波损耗Lr法进行,Lr的单位取分贝时,与ρ的关系为

(3-22)

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编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0418/article_7224.html
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