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天線的主要技術(shù)指標

作者: 時間:2011-04-18 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
天線的方向圖

(一) 方向圖

天線輻射的電場強度在空間各點的分布是不一樣的,為了描述天線這種輻射強度的分布情況,我們可以用矢量來表示。把天線放置于坐標原點,并使其軸向與z軸方向重合,所有的矢量從原點出發(fā),其長度代表電場強度。用連線連接各矢量端點,所圍成的包絡(luò),就是天線的方向圖。顯然,方向圖是三位的,但通常取其水平和垂直兩個切面,故有水平方向圖和垂直方向圖,或E面(平行于電場)和H面(垂直于電場方向)方向圖,如圖3-25所示。

圖 3-25 天線的方向圖(垂直切面)

(二) 主瓣寬度

方向圖反映了天線集中輻射能的情況。通常,方向圖有許多葉瓣,最大輻射方向的葉瓣叫主瓣,其它葉瓣叫旁瓣(或付瓣)。主瓣寬度定義為當信號功率下降到最大輻射方向功率值的一半即-3dB)(即場強下降為最大值的0.707倍) 處,兩點之間的夾角寬度。一般情況下,口徑為D的向拋物面天線,其主瓣寬度可用下式估算:

(3-13)

其中,λ為工作波長

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

(三) 副瓣電平

副瓣電平定義為:

副瓣電平=10lg(副瓣最大功率/主瓣最大功率)

(3-14)

副瓣電平高,易對其他同頻無線通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾,也容易受干擾,故其值越小越好。副瓣電平也是天線的重要指標之一。

3.5.2 天線的增益

(一) 天線增益的定義

在相同輸入功率條件下,天線在最強方向上某一點所產(chǎn)生的電場強度的平方(或功率P)與無耗理想點源天線在該點產(chǎn)生的電場強度的平方(或功率)之比,定義為改天顯得增益G,即

(3-15)

若以分貝作為單位,則有

( dB )

(3-16)

(二) 理想面天線的增益計算

設(shè)面天線的等效開口面積為,在上電場為同相均勻分布,則與理想點源天線的等效開口面積 之比即為面天線的增益,即

(3-17)

(三) 非理想面天線的增益

對于非理想面天線,其實際開口面積S與等效開口面積之比,定義為該天線的效率,即So=ηS,則非理想面天線的增益為

(3-18)

若用分貝數(shù)表示,則有

( dB )

(3-19)

由于天線的效率與天線的形式、結(jié)構(gòu)和加工工藝等因數(shù)有關(guān),故不同的天線其效率也各不相同。在通常情況下,各種類型天線的效率可作如下估計:

網(wǎng)狀普通拋物面天線:η≈50%

板狀拋物面天線: η≈60%

卡塞格倫天線:η≈70%


3.5.3 天線的噪聲溫度

除了天線增益外,天線的噪聲溫度對整個接收系統(tǒng)的性能也有重要的影響,因為它將使系統(tǒng)的載噪比下降。因此,為了全面地衡量天線的綜合性能,通常采用天線的品質(zhì)因素來表示天線的性能。天線的品質(zhì)因素定義為

Q=Ga/Ta

(3-20)

其中,Ga為天線的增益,Ta為天線的噪聲溫度。

天線的噪聲來源可分為外部和內(nèi)部。由反射面和饋源本身的損耗引起的噪聲為內(nèi)部噪聲;由天線所處的環(huán)境中存在的噪聲的影響,其中包括空間大氣吸收、宇宙噪聲和地面熱輻射等,為外部噪聲。地面熱輻射噪聲往往通過碰地的天線主瓣和旁瓣進入天線的,故天線主瓣和旁瓣小的天線其噪聲溫度也越小。對于C波段天線,一般取20~40K左右。

3.5.4 天線的阻抗與駐波比

天線阻抗是指從天線輸入端口(作為接收天線時,為輸出端口)看向天線的輸入阻抗,它是天線輸入電壓與電流之比。在微波頻段,很少用天線阻抗概念,而用反射系數(shù)或駐波比來表示天線與饋線的阻抗匹配狀況。

電壓駐波比ρ與電壓反射系數(shù)之間的關(guān)系為:

(3-21)

一般要求ρ應(yīng)在1.4以內(nèi)。

測量駐波比通常采用測量回波損耗Lr法進行,Lr的單位取分貝時,與ρ的關(guān)系為

(3-22)

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