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1、答辯人：賈淼淼專業(yè)班級：通信工程3班指導(dǎo)老師：房少軍電視發(fā)射天線方向性圖的計算與繪制課題研究的背景及意義電視發(fā)射天線技術(shù)的應(yīng)用具有傳輸頻帶極寬，通信容量大、干擾小，抗干擾能力強的特點，因此電視發(fā)射天線技術(shù)的應(yīng)用，極大提高了電視發(fā)射天線技術(shù)，一直受到廣播電視業(yè)的青睞，現(xiàn)在仍然是發(fā)展廣播電視的主要途徑。電視發(fā)射天線是整個電視無線發(fā)射系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)，通過對電視發(fā)射天線場形的可視化計算，對于合理選擇天線型式、合理配置天線的偏置、零點填充等具有重要的意義。隨著城市規(guī)模的不斷擴大，電臺數(shù)量的日益增多，并遍及到一些中、小城市，要求服務(wù)范圍能覆蓋
2、廣大的農(nóng)村和邊遠(yuǎn)地區(qū)，使過去電視發(fā)射天線逐步不能適應(yīng)現(xiàn)代社會的發(fā)展。為了處理好城市發(fā)展與電視發(fā)射天線間的矛盾，有必要研究電視發(fā)射天線方向性圖，以使這種矛盾得到改善。主要內(nèi)容天線的基本原理電視天線方向性圖的計算相關(guān)計算機技術(shù)方向性圖的軟件繪制天線的基本參數(shù)（1）方向性函數(shù)和方向性圖天線的方向性是指在遠(yuǎn)區(qū)相同距離的條件下，天線的輻射特性與空間方向的關(guān)系，可用天線的方向性函數(shù)和方向性圖來描述。方向性函數(shù)是描寫天線的輻射參量隨空間方位變化的數(shù)學(xué)表達(dá)式，方向性圖是相應(yīng)的圖解表示。天線的基本參數(shù)（2）方向系數(shù)為了更精確的表示某一天線的方向性，或?qū)?/p>
3、不同天線的方向性進(jìn)行比較，必須用更精確的數(shù)量指標(biāo)，即方向系數(shù)。方向性系數(shù)表示在輻射功率相同的條件下，被研究天線在它最大輻射方向上的輻射功率密度，比無方向性天線在相應(yīng)方向上輻射功率密度增加的倍數(shù)。天線方向性越強，輻射就越集中，在它的最大輻射方向上，所產(chǎn)生的場強比無方向性天線產(chǎn)生的強的更多，是表征天線輻射電磁波能量集中程度的參量。天線的基本參數(shù)（3）增益增益是反映天線效率的方向性參數(shù)，其定義為：在輸入功率相等的條件下，天線在方向的功率密度與無方向性、無損耗天線的功率密度之比。它比方向性更加實際。增益還可以理解為：在天線的最大輻射方向某一點
4、，該天線的電場強度與理想點源天線在同一處產(chǎn)生的電場強度相同的情況下，理想點源天線的輸入功率與該天線的輸入功率之比。增益的表達(dá)式：G=D×η天線的基本參數(shù)（4）極化方式天線的極化是指天線所輻射的電磁波的極化，即電磁波在傳播過程中其電場矢量方向和幅度隨著時間的變化狀態(tài)。電磁波的極化分為線極化、圓極化和橢圓極化。通常所說的天線極化是指最大輻射方向或者最大接收方向的極化。對稱振子（1）對稱振子的結(jié)構(gòu)對稱振子結(jié)構(gòu)如右圖所示。由兩段同樣粗細(xì)和等長度的直導(dǎo)線構(gòu)成，每根導(dǎo)線稱為臂，振子每臂的長度為l,在中間的兩個端點對稱饋電。全長為2l的對稱振子也叫
5、做臂長為l的對稱振子。對稱振子（2）對稱振子的輻射場及其方向性假設(shè)對稱振子位于自由空間，即不需要考慮周圍環(huán)境對天線輻射場的影響，將對稱振子劃分為無限多個元長度，由于每段非常短，每一個元長度上的電流在某一瞬間可以認(rèn)為是均勻分布。由天線理論可知，對稱振子對稱振子在遠(yuǎn)區(qū)電場只有EΘ分量，在這里不做過多敘述。根據(jù)嚴(yán)格的推導(dǎo)可得對稱振子的方向性函數(shù)：天線陣（1）天線陣的基本概念為了使輻射場實現(xiàn)某種方向性，把若干個天線按某種排列方式組合在一起就構(gòu)成了天線陣。構(gòu)成天線陣的每一個天線稱為單元天線。由n個單元天線構(gòu)成的天線陣就稱為n元天線陣。如下圖所示
6、。天線陣（2）天線陣的方向性以二元天線陣為例。兩陣子的陣子軸“一”字排開，稱為共軸線排列；兩陣子的陣子軸平行排列，稱為齊平排列。可以證明，天線陣的方向性是由單元天線本身的方向性和陣因子的方向性共同作用的結(jié)果，是二者的乘積。兩個單元天線存在相位差角，由波程差和電流相位差組成。如下式所示，第一項為波程差，第二項為電流相位差。天線陣（2）天線陣方向性可以證明，二元天線陣的歸一化陣因子為：類似的可以證明，多元天線歸一化陣因子為：天線陣（3）理想導(dǎo)電地面上的對稱振子首先介紹鏡像原理：把理想導(dǎo)體平面看作對稱面，用對稱位置處的等量異號點電荷代替無限
7、大理想導(dǎo)體平面的作用，使對稱面上方電力線分布仍與原來無限大理想導(dǎo)體平面上方電力線的分布相同。天線和鏡像電流產(chǎn)生的合成場在理想導(dǎo)電地面上滿足邊界條件，而且鏡像電流在上半空間任一點的場等于理想導(dǎo)電平面上的分布電流產(chǎn)生的場。在求位于理想導(dǎo)電地面附近的天線產(chǎn)生的場時，通常用天線的鏡象代替地面對它的影響。天線陣（3）理想導(dǎo)電地面上的對稱振子因為本課題研究的是四面組合天線的方向性圖，所以我們只對水平對稱振子的輻射場及方向性進(jìn)行具體說明。電流元的鏡像是負(fù)像，對稱振子的鏡像就是負(fù)像。水平對稱振子和其鏡像構(gòu)成了齊平排列、間距d=2H的等幅反相二元天線陣
8、。反向二元陣的輻射場相位差函數(shù)為水平對稱振子的地面因子為電視發(fā)射天線方向性圖由于本課題主要是對電視發(fā)射天線方向性圖的研究，其分類及特性在此不作具體介紹。電視發(fā)射天線各種不同情況的方向性圖計算的原理和公式推導(dǎo)都類似，由于時
