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,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,*,CH.4 輻射和天線,吳鳳技術學院 電子工程系,黃仁芬編寫,1,本章內容,概論,短雙極,天線輻射特性,半波雙極天線,任意長度的雙極天線,一個接收天線的有效面積,Friis傳輸公式,大孔徑天線的輻射,矩型孔徑有著均勻孔徑分佈,天線陣列,N個陣列有著均勻相位分佈,陣列的電子掃描,2,概論(Overview),3,互易性(Reciprocity),天線輻射場型,(antenna radiation pattern)或,天線場型,(antenna pattern):天線輻射功率的相對分佈函數。,等向性,(isotropic)天線：天線輻射在各方向都相等。,天線是個,互易性,(reciprocity)裝置，它所發射的輻射場型，也可以接收同樣的場型。,並非所有天線都是互易裝置，固態天線若跟半導體或磁性物質在一起就不是互易裝置了。,4,天線的種類,5,天線偏振,(antenna polarization),天線阻抗,(antenna impedance),輻射源,(radiation source),遠場範圍,(far-field region),6,7,9-1短雙極(Short Dipole)1,短的天線長度與波長比較起來非常短，在天線上流動的電流大小可以被當成是均勻分佈。,短雙極天線(short dipole)又叫做,Hertzian dipole,，它的長度,l,遠小於波長,。,8,短雙極(Short Dipole)2,9,短雙極(Short Dipole)3,找位於Q點的電場和磁場，可由,向量位,(vector potential) A來求。,A的位置函數是 ，它與電場和磁場之間的關係是,10,短雙極(Short Dipole)4,定義為,0,是自由空間的磁化率(the magnetic permeability of free space)=4,10,-7,(henry/m),k是波數(wavenumber)=2/,是電流密度(current density)，s是雙極線的截,面積(cross sectional area)。,11,短雙極(Short Dipole)5,dv=sdz,積分範圍由=-,l,/2到+,l,/2,12,短雙極(Short Dipole)6,13,短雙極(Short Dipole)7,將 代入,其中,14,短雙極(Short Dipole)8,從,得到,15,短雙極的,遠場近似值(Far Field Approximation),因，所以,kR,2,R,/1，於是,遠場只需要用,16,17,短雙極的,功率密度(Power Density)1,功率密度就是波映亭向量(Poynting vector) 的時間平均值。,對於短雙極來說，,18,短雙極的,功率密度(Power Density)2,將功率密度的最大值定為S,max,，於是定義,歸一化輻射場(normalized radiation intensity) F(, )。,對於Hertzian Dipole,19,20,9-2 天線輻射特性1 (Antenna Radiation Characteristics),一個接收天線有著相同的指向性天線場型(directional antenna pattern)，如同它操作在傳送模態時的場型。,右圖的小面積dA它輻射的功率為,面積dA對應的立體角,(solid angle)定義為,21,9-2 天線輻射特性2 (Antenna Radiation Characteristics),所以一個球面的立體角是 ，半球面的立體角是2,。,因dA=R,2,d，所以,總輻射功率,22,天線場型(Antenna Pattern),上升平面(Elevation plane)也叫做,平面。,幅角平面(Azimuth plane)，,=90,o,的平面。,主平面(Principle plane)，指上升平面+幅角平面。,F(dB)=10logF,23,主瓣(main lobe)與旁瓣(side lobe,),24,場型立體角(pattern solid angle),場型立體角定義如下：,對於一個等方向性天線來說，,25,束寬(beamwidth)半功率束寬(half-power beamwidth),26,天線指向性(Antenna Directivity),指向性D定義為,對於等方向天線,D也可表示成,27,28,例9-1 決定下圖的(a)最大輻射方向(b)場型立體角 (c ),指向,性(d)在y-z平面上的半功率束寬,29,
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