天线原理课件（LectureNotesofAntennaPrinciple）西安电子科技大学（XidianUniversity）马金平教授（Prof.JinPingMa）2006年春季（2006Spring）一、课程安排1.绪论和理论基础（4学时）2.天线的电参数（10学时）3.天线阵（8学时）4.对称阵子的阻抗（6学时）5.常用天线（4学时）6.面天线（12学时）二、考核方式平时成绩20%+期末闭卷80%三、教材和参考书1.天线原理，魏文元等编，国防工业出版社。2.天线原理与设计，康行健，国防工业出版社。3.AntennaTheory:AnalysisandDesign,2ndEd.,C.A.Balanis,JohnWiley&Sons,Inc.,1997.4.AntennasforAllApplications,3rdEd.,JohnD.KrausandRonaldJ.Marhefka,McGraw-HillHigherEducation,2002.(天线，上下册，章文勋译，电子工业出版社，2005年)天线原理西安电子科技大学（马金平）2006年春第0章绪论§0.1天线概念天线是无线系统的重要部件，它是现代信息社会的电子眼、电子耳。天线（汉语）——Antenna,Aerial（英语）——空中線（日语）定义——用来辐射或接收无线电波的装置；一种导行波与自由空间波之间的转换器件或换能器。图0-1作为转换器件的发射天线其传输线戴维南等效电路如下图所示。图0-2发射天线的传输线戴维南（Thevenin）等效电路图中，源电压，源阻抗，传输线特性阻抗，Vg——Zg——Zc——Rrad——辐射电阻（辐射功率2），损耗电阻（包括导体损耗和介PRrad=0.5iiIAradRL——质损耗），天线的电抗。天线输入阻抗。jXA——ZAA=()RRjXrad++L—1—天线原理西安电子科技大学（马金平）2006年春§0.2天线发展简史一、1886,赫兹（HeinrichRudolfHertz,1857-1894）1839年法拉第（MichaelFaraday,1791-1867）发现、1873年麦克斯韦(JamesClerkMaxwell,1831-1879)完成的电磁理论，由德国的海因里希·鲁道夫·赫兹首次在实验室证实。赫兹的实验采用终端加载的半波偶极子作为发射天线，半波谐振方形环作为接收天线。感应线圈的作用是在偶极子的间隙处产生火花，从而使几米远处的环天线的间隙处产生火花。这是世界第一次的无线电波连接，偶极子和环是世界上的第一个天线系统。图0-3赫兹实验的天线系统二、1901,马可尼（GuglielmoMarconi,1874-1937，1909年诺贝尔物理学奖）1901年马可尼成功实现横穿大西洋（英国—加拿大）的无线电通信。位于英国（Poldhu,England）的发生天线由50根斜拉导线组成，用悬于60米高的木塔间的钢索支撑。位于加拿大（Newfoundland,Canada）的接收天线是200米长的导线，由风筝牵引。—2—天线原理西安电子科技大学（马金平）2006年春图0-4马可尼的方锥天线（英格兰）三、1980,超大阵列（VLA）抛物面天线（VeryLargeArraySteerableParabolicDishAntennas）图0-5位于美国新墨西哥州的超大阵列位于美国新墨西哥州（Socorro,NewMexico）的超大阵列天线由27面直径为25米的抛物面按Y型方式排列组成，是世界第一个射电天文望远镜。其分辨率相当于36千米跨度的天线，而灵敏度相当于直径为130米的碟型天线。—3—天线原理西安电子科技大学（马金平）2006年春四、1985,螺旋天线阵列（HelicalAntennaArray）螺旋天线阵列安装于在2万千米中地球轨道（MediumEarthOrbit,MEO）运行的全球定位卫星（GlobalPositionSatellites,GPS）上，工作波长近似等于20厘米。图0-6全球定位卫星螺旋阵列天线五、2000,移动/手持天线（Mobile/Hand-heldAntenna）工作于800MHz的手持蜂窝电话天线随处可见。从马可尼时代直到20世纪40年代，天线主要是以导线为辐射单元，工作频率也提高到UHF。进入二战期间，随着1GHz以上微波源（如调速管、磁控管）的发明，天线开始了一个新的纪元。波导口径天线、喇叭天线和反射面天线等如雨后春笋般出现。数值方法，如矩量法（MethodofMomen