1、补课安排：十五( 下周）周星期二,第六章 面天线（口径天线）高增益，窄波束,口径天线指开口波导，喇叭天线，单反射面天线，双反射面天线和透镜天线。口径天线可以认为有两个基本的组成部分，一部分是将高频电流能量转换为电磁波辐射能量，称为馈源，它可以是终端开口波导，喇叭，振子等若方向性天线；另一部分用来产生所需要的方向性，如抛物面，双曲面，透镜等,面天线（口径天线）的基本问题：求面天线的辐射场，怎么求？,近似：把某些条件理想化的条件下，不顾空间Vi和Vo中场之间的相互联系，认为外界的场不影响内部的场，即在与外部无关的条件下（1）求解内部的场，从而求得（2）S2（口径面）上场的分布，通过口径面的场（3）
2、求解外部区域的场,（1）（2）几何光学法,几何绕射理论,物理光学法,物理绕射理论(反射面天线)喇叭天线口径面场：近似为无限长喇叭的场分布 （3积分法（微元法），用惠更斯面源产生的辐射场，对口径面的积分求解,3.6.3 平面口径的增益与效率,面积利用效率（系数）：对于同相平面口径，最大辐射方向一定发生在0处，根据方向系数的计算公式：,存在无穷多个模式 TMmn模 m = 1、2、3 n = 1、2、3 m、n均不可为0，最低模式TM11 Temn模 m = 0、1、2、3 n = 0、1、2、3 m、n不可全为0 ，最低模式TE10,（2）截止特性,要使波导中存在导波,则必须为实数,即 k2h2
3、,否则,波的传播被截止则电磁波不能在波导内传输,称为截止(cutoff)。,TEmn，TMmn,单模传输条件、模式分布：相同波导尺寸对于不同的模式有不同的截止c,mn，值，并把c,mn它在同一坐标轴上标出，称为模式分布图，截止波长最长的的模式称为主模(dominant mode) ，其余的称为高次模,通过选择合适的尺寸可抑制高次模，实现主模传输（单模传输）,a=2b矩形波导中c分布图,当2a时，全部的模式被截止；当2a a时，只有TE10波存在，其它模式被截止；当 a 时，才有其它模式存在，则当工作波长 a 2a的条件下。实现单模传输，而且单模传输的唯一模式就是TE10,模（矩形波导工作在 T
4、E10单模传输情况下 ）。通常为了实现TE10模的单模传输选,单模区,多模区,(1)TE10模:,TE10模的电场只有Ey一个分量,其振幅正比于sin(x/a),而与y无关,即Ey分量振幅沿x方向呈正弦分布,沿y方向无变化。若用电力线的疏密表示Ey的强弱,则在宽壁中央电力线最密,向两边逐渐稀疏;由于Ey分量表达式中带有负号,因此电力线指向-y方向;Ey表达式中有行波因子e-jz,故沿z方向是行波分布。因此在某一个瞬间电场Ey分布图,z=0,xy 面,x=a/2,yz 面,y=b/2,xz 面,与本书的符号不一致，取sin（wtkzz）函数为标准的图形，参照书上的例题画图,场的各个分量沿宽边a只
5、变化一次,即有一个半驻波分布,是沿窄边b均匀分布,这是因为m=1及n=0的缘故,故m表示场分布沿波导宽边方向的半驻波个数,n表示场分布沿波导窄边方向的半驻波个数。可见TE20、TE30、, TEm0等模式的场分布沿波导宽边a分别有2个,3个,m个TE10模的场结构的基本单元;而沿窄边b场分布为均匀分布,TE10模是TEm0模的单元结构，相邻单结构的场，力线方向相反,63 喇叭天线,（1）喇叭天线结构,（2）口径场分布,（3）远区场,（4）口径天线电参数,由6-2-3 and6-2-4 积分得到E面和H面的辐射场,喇叭天线结构,面天线(口径天线)指开口波导，喇叭天线，单反射面天线，双反射面天线和
6、透镜天线。,波导开口端是最简单的口径面天线，由于它的几何面积小，所以方向性不强，方向系数低，且口面上的反射系数大。为克服这两个缺点，提高定向辐射能力，增大口径面积并减小反射系数，人们把波导的四壁逐渐向外张开，就构成喇叭天线。从原理上来说，波导开口端和喇叭天线是很简单的天线，但严格求解它们的口径场及外场却相当困难。 首先， 波导开口端面上与喇叭口面上的场分布与无限长波导内的场分布不同，而且空间传播的TEM波也不同，是结构较为复杂的波。其次，在口面上除了入射波，还有反射波。再次，在口面上除了主波以外，还有高次波型。此外由于波导和喇叭的开放性结构，波导开口和喇叭开口边缘处和外壁上都有电流存在，它们也
7、参与辐射。,(1)在喇叭与波导连接处，产生高次模，但如果开口不是很大，除主模外的高次模，会很快的衰减掉。（2）波导开口面逐渐张开，改善了它与自由空间的匹配。 假设（1）不考虑边缘处和外壁上都有电流辐射问题，即边缘与外壁上电流为零假设（2）喇叭天线是无限长的，喇叭壁是理想导电的，求无限长喇叭内的场假设（3）有限长喇叭在口径面上的电磁场，就等于无限长喇叭在同一横截面上的电磁场。 当工作频率远高于波导的截止频率时，其结果与严格解所得的结果基本上一致。,3.9不同相口径的辐射场,等相位面,A,B,H,相位偏移严重，方向图零点消失，主瓣变宽，甚至00方向不再是最大辐射方向，方向图，成马鞍状,64旋转抛物
8、面天线,（1）旋转抛物面天线结构,（2）口径场分布,（3）远区场,（4）口径天线电参数,由6-2-20 and6-2-21 积分得到E面和H面的辐射场,旋转抛物天线,柱形抛物面天线,切割抛物天线,抛物线（POM）：焦点F，准线MP，二者相距2f（焦距），抛物线上任意一点到准线和焦点的距离相等。坐标原点取在F点到准线距离的中点。,性质1：如用FM代表F到抛物线上任意一点M的连线，MM代表通过M点的一条平行于z轴的直线，则FM和MM与抛物线的法线MN之间的交角相等。性质2：FMMM和FPPP分别代表由焦点F经抛物面任意两点反射后到达口径面的距离。 FMMMM”M=FPPPP”P=常数,短焦距场的极化,
