面的F是天线的归一化场强方向图函数,即
Fffmax
式中
f是天线场强方向图函数的一般表达式,不一定归一化。
fmax是f的最大值。
天线在任意方向的方向性系数为
fDDF2
式中,F是天线的归一化场强方向图函数。
这样,辐射功率为PR、方向性系数为D、归一化场强方向图函数为F的发射天
线在空间任一点Pr产生的电场强度的大小可按下式求出
Er30PRDr
30PRDFr
方向性系数经常用dB表示,即
DdB10logD
人们经常用天线在两个正交的主平面水平面和垂直面,或E面和H面上的半功率瓣宽来估算它的方向性系数。当副瓣电平不太高时,可用下式近似求出
D300002θ05H2θ05V
式中
205H、205V,代表天线两个正交的主平面上的半功率瓣宽(单位为度)。
上式分子上的数字在副瓣电平较高时比如10dB以上,可取20000。副瓣电平较低时比如20dB以下,可取42000。
辐射效率
输入到天线的功率并不能全部辐射出去,还有一部分由于天线的导电损耗和介质损耗等原因要消耗在天线上。我们定义天线的辐射功率与它的输入功率的比为天线的辐射效率简称为效率。即
PRPi
PR
PRPL
式中Pi
代表天线的输入功率;PR代表天线的辐射功率;PL代表天线的损耗功率。
f天线增益G
天线增益是全面衡量天线集中能量能力的一个重要参数,更便于不同天线的比较。它和方向性系数的根本区别在于它考虑了天线的辐射效率。我们把在相同输入功率条件下,某天线在其远区最大辐射方向上产生的能流密度与无方向性天线即各向同性的点源在同一距离远处产生的能流密度的比,定义为本天线在最大辐射方向的增益,简称为增益,用G表示。
天线在任意方向的增益为
GGF2
式中,Fθ是天线的归一化场强方向图函数。
天线的增益和方向系数之间存在如下关系
GD
;
天线增益只能通过测量得到。
3天线的阻抗特性
天线的输入阻抗
阻抗是线天线常用的一个等效参数。当天线与发射机相连时,天线便是发射机的负载,
等效为一个阻抗。这个阻抗称为天线的输入阻抗。它定义为天线输入端的高频电压与输入端
高频电流的比,即
Zi
V0I0
Ri
jXi
式中
Zi
是天线的输入阻抗;
V0是天线输入端的高频电压;
I0是天线输入端的高频电流;
Ri
是天线的输入电阻;
Xi
是天线的输入电抗。
天线输入阻抗的严格计算一般相当复杂,因此人们常通过测量或近似计算求出。
f天线的损耗电阻Rl
天线的损耗电阻定义为天线的损耗功率Pl与输入端电流有效值平方的比,即
r