天線的主要技術(shù)指標(biāo)

作者：時(shí)間：2011-04-18 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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天線的方向圖

（一）方向圖

天線輻射的電場(chǎng)強(qiáng)度在空間各點(diǎn)的分布是不一樣的，為了描述天線這種輻射強(qiáng)度的分布情況，我們可以用矢量來(lái)表示。把天線放置于坐標(biāo)原點(diǎn)，并使其軸向與z軸方向重合，所有的矢量從原點(diǎn)出發(fā)，其長(zhǎng)度代表電場(chǎng)強(qiáng)度。用連線連接各矢量端點(diǎn)，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(gè)切面，故有水平方向圖和垂直方向圖，或E面(平行于電場(chǎng))和H面（垂直于電場(chǎng)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(dāng)信號(hào)功率下降到最大輻射方向功率值的一半即-3dB)(即場(chǎng)強(qiáng)下降為最大值的0.707倍) 處，兩點(diǎn)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(zhǎng)

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(duì)其他同頻無(wú)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(biāo)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(qiáng)方向上某一點(diǎn)所產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的平方(或功率P)與無(wú)耗理想點(diǎn)源天線在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)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(jì)算

設(shè)面天線的等效開(kāi)口面積為，在上電場(chǎng)為同相均勻分布，則與理想點(diǎn)源天線的等效開(kāi)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(duì)于非理想面天線，其實(shí)際開(kāi)口面積S與等效開(kāi)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(jì)：

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(duì)整個(gè)接收系統(tǒng)的性能也有重要的影響，因?yàn)樗鼘⑹瓜到y(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(lái)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(lái)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(guò)碰地的天線主瓣和旁瓣進(jìn)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(duì)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(shí)，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(lái)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：