天線特性參量

天線特性參量

天線最有用的特性參量除了方向圖、方向性係數(見天線方向性)、輸入阻抗(見天線阻抗)之外,還有有效長度、有效面積、極化、頻頻寬度、噪聲溫度等。

天線特性參量

正文

天線最有用的特性參量除了方向圖、方向性係數(見天線方向性)、輸入阻抗(見天線阻抗)之外,還有有效長度、有效面積、極化、頻頻寬度、噪聲溫度等。
天線的有效長度 某一電流分布不均勻的對稱天線,若以均勻電流分布為I0(輸入端電流)的天線來等效,使兩者在最大輻射方向產生相等的輻射場強,則均勻電流分布所需的天線長度,稱為該天線(電流不均勻分布)的有效長度,記為天線特性參量(見圖)。

天線特性參量天線特性參量

天線特性參量式中I(z)為沿天線的不均勻分布電流,I0為天線的輸入電流。對全長為2l的半波天線

天線特性參量

天線的有效面積 接收天線的有效面積是指這樣一個面積S,即它乘上來波的功率W(瓦/米2)可以使天線得到最大的接收功率P,P=天線特性參量或S=P/W。由此定義出發,可推導出有效面積S的另一計算表達式為

天線特性參量

式中D為接收天線的方向性係數,λ為工作波長。對於半 波振子天線,D=1.64,因此

天線特性參量

這一面積相當於長為λ/2、寬為λ/4的矩形面積。
有效面積的計算公式可以改寫為天線特性參量。可見,當波長一定時,有效面積越大,天線的增益越高。對於口徑天線

天線特性參量

式中A為口徑面積,η(≤1)為口徑效率。其大小由口徑場分布決定,當口徑場為等幅同相時,η=1。
極化特性 天線在主輻射方向遠距離點上所觀察到的輻射平面波的極化特性。例如,在主輻射方向輻射線極化波的天線稱為線極化天線;在主輻射方向輻射圓極化波的天線稱為圓極化天線等。
接收天線的極化特性與它用作發射天線時的極化特性相同。為了獲得最大傳輸功率,發射天線與接收天線的極化特性應該一致,如果發射天線和接收天線的極化特性不一致,傳輸效率就會降低,這稱為極化失配。
天線頻寬 天線和饋線的主要參量都符合規定要求時,工作頻率可以變動的範圍,稱為天線的通頻帶。工程上常以通頻帶與中心頻率的比值作為相對頻寬。天線頻寬主要決定於天線型式和結構。當頻率變動時,天線、饋線之間的阻抗不匹配會引起饋線上駐波係數增大。若規定容許駐波係數變化極限,便可確定天線的頻寬。對一般線天線,如規定駐波係數為1.5~2時,其相對頻寬約為百分之幾;對於粗天線,則可達百分之幾十。
天線噪聲溫度 天線噪聲溫度與天線的熱噪聲輸出相對應。當接收天線周圍的媒質是均勻的,且其環境溫度為T0(K)時,則天線上噪聲電壓的均方值為堹02=4kT0BRA,式中k為玻耳茲曼常數,B為頻寬,RA為天線輸入電阻。這種噪聲稱為熱噪聲。
當工作波長減小到微波波段時,宇宙噪聲比天線熱噪聲大得多。若用堹A2表示由於宇宙噪聲引起的接收機輸入端的噪聲電壓的均方值,TA表示相應的等效噪聲溫度,則堹A2=4kTABRA。因此,天線的噪聲溫度並不是天線的物理溫度,而是表征天線接收背景噪聲大小的一個特性參量。
參考書目
 謝處方:《電波與天線》,人民郵電出版社,北京,1966。
 H.Jasik,Antenna Engineering Handbook,McGraw-Hill,New York,1961.

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