面上无方向性的天线称为该平面全向天线,它在该平面上的方向图为园。
天线的平面方向图有两种表示方式。一种是以直角坐标表示的,称为直角坐标方向图。此时横轴代表角度以度为单位,纵轴代表函数值。另一种是以极坐标表示的,称为极坐标方向图。它用极角射线与极轴的夹角代表角度以度为单位,用射线的长度代表函数值。极坐标方向图由于直观形象,应用很广。
天线的平面方向图一般呈花辫状。我们把它的每一个辫称为波辫。其中把包含最大辐射方向的一个辫称为主辫,位于主辫相反方向的辫称为后辫,与主辫完全相同的辫称为栅辫。其余的瓣称为副瓣或旁辫。其中紧靠近主瓣的副瓣称为第一副瓣。对于定向天线来说,我们当然希望它的主瓣越窄越好,副瓣和后瓣越小越好。因为这有利于能量的集中辐射和接收,有利于抑制干扰。
2方向性系数和增益
方向性系数D
方向性系数是定量衡量天线定向特性的一个参数。通常把某天线在其远区最大辐射方向上产生的能流密度与其在同样距离远处产生的平均能流密度的比,定义为这天线在最大辐射方向的方向性系数,简称为方向性系数。用D表示。显然,无方向性天线的方向性系数等于1。这是因为它在同样距离远的所有方向产生的能流密度的大小都相等。其它天线的方向性系数永远大于1。
假设天线在其远区最大辐射方向上r远处产生的电场为Em有效值,归一化场强方向
图函数为F,则天线在最大辐射方向上产生的能流密度
Sm
Em2120
天线的辐射功率
PR
2ππEm2F2θ00120π
r2si
θdθd
同一距离处产生的平均能流密度
S0
PR4r2
12Em2F2si
dd
400120
f因此天线在最大辐射方向的方向性系数
(
DSmS0
42F2si
dd
00
要特别提醒注意的是,这里的F,是归一化场强方向图函数。
如果上式中的积分不能用解析法求出,可将积分运算写成级数近似式。的整个积分区
间可等分成M段,每段m
M
。m有许多不同的取法,哪种取法好,取决于所研
究的问题。比如m可选在每段的后沿或中间,即
m
mM
m1,2,M
或
m
mM
2M
m1,2,M
对变量也可用相同的办法,即将的整个积分区间2等分成N段,每段
2N
。比如
选在每段的后沿或中间即
2
N
1,2,N
或
2
πN
πN
1,2,N
这样上式的积分运算可用下列级数近似
20
F2si
dd
0
M
2N
NM
F2m
si
1m1
上式的双重求和,在计算机程序中可用双循环简单完成。
要特别强调的是上r