天线根本常识(1)：天线的功能及特点

. 将发射端能量以所需的分布和效率转换成空间旗子暗记。
这一过程以同样的办法运用于吸收端。

. 旗子暗记在空间中具有一定的模式。
一样平常来说，方位角需足够窄，以供应所需的方位角分辨率和目标位置更新所需的频率。
当天线扫描办法为机器扫描时，这就等效为转速。
考虑到雷达天线在一定频率波段须要有尺寸巨大和重量可达数吨的反射器，高转速可能带来一个主要的机器问题。

. 高精度的测向。

天线构造必须担保天线在任何环境条件下保持事情。
常日在相对恶劣的环境条件下利用天线罩来保护天线。

雷达的基本性能与天线面积或孔径和均匀发射功率的乘积成正比。
因此，在天线上的投入可以为系统性能方面带来显著的效果。

考虑到这些功能和雷达天线所需的效率，常日采取两种办法：

抛物面碟形天线阵列天线02天线特性2.1 天线增益

当天线单独用作发射或吸收用场时，天线增益是一个主要的特性。

图1 各向同性辐射体的球形辐射

有些天线的辐射源向各个方向均匀地辐射能量，这种辐射称为各向同性辐射。
我们都知道太阳向四面八方辐射能量。
从太阳辐射出来的能量在任何固定的间隔和任何角度丈量都是近似相同的。

假设一个丈量装置绕着太阳移动，并停在图中所示的点上，以丈量辐射量。
在圆的任何一点上，从丈量装置到太阳的间隔是相同的。
测得的辐射也将是相同的。
因此，太阳被认为是一个各向同性的辐射体。

图2 偶极子天线的辐射图

2.2天线方向图

大多数辐射器朝一个方向的辐射比朝另一个方向辐射强。
像这样的辐射体称为各向异性辐射体。
然而，采取一种标准方法标记辐射源周围的辐射，这样就可以很随意马虎地将一种辐射方向图与另一种进行比较。

从天线辐射出来的能量形成一个具有一定辐射图样的场。
辐射图是一种绘制天线辐射能量的方法。
这种能量是在与天线保持恒定间隔的不同角度丈量的。
这种图案的形状取决于所利用的天线类型。

要绘制这种方向图，常日利用直角坐标和极坐标两种不同类型的图。
极坐标图已被证明在研究辐射图中有很大的用场。
在极坐标图中，点是通过沿旋转轴(半径)投影到与几个同心等间距圆中的一个交点上而定位的。
实测辐射的极坐标图如图3所示。

图3 极坐标系下的方向图

. 主瓣，环绕最大辐射方向的区域(常日是主波峰值3dB以内的区域)。
图3的主波方向是向北的。

. 旁瓣，阔别主瓣的较小的瓣。
这些旁瓣常日是辐射在不肯望的方向，永久不能完备肃清。
旁瓣电平是表征辐射模式的一个主要参数

. 后瓣，这是与主波束方向相反的辐射的一部分。

图4 直角坐下天线方向图

图4中的图显示了在直角坐标图中，点是通过从一对静止的垂直坐标轴上反射来定位的。
直角坐标图上的横轴对应于极坐标图上的圆。
直角坐标图上的纵轴对应于极坐标图上的旋转轴(半径)。
图中的丈量尺度可以有线性长度，也可以有对数长度。

从绘制的天线方向图中，可以得到天线的一些主要特性：

. 前后比，方向性天线前后功率增益的比值(图4中180度旁瓣的值:34分贝)

. 旁瓣比，阔别主瓣的旁瓣的最大值。
(在图4中，副瓣的值，大约+6度:20分贝)

为了方便剖析天线模式，利用了以下术语：

波束宽度

天线图案的角度范围，个中以至少一半的最大功率发射被描述为一个“波束”。
因此，这个主瓣的边界点是场强在范围内最大场强低落到3dB旁边的点。
然后，这个点被描述为波束宽度或孔径角或半功率(-3dB)角——用符号(或者)表示。
波束宽度正是图5中两个玄色标记的功率级之间的夹角。
角度可以在方位面用AZ表示，也可以在俯仰面用EL表示。

孔径

各向同性辐射体将球体表面的所有能量分散。
在给定的间隔内，功率有一个确定的密度。
指向性天线将能量集中在较小的区域，功率密度比全向同性辐射体高。
功率密度也可以表示为单位面积的功率。
所吸收的功率可与干系表面进行比较。
这个区域叫做有效孔径。

天线的有效孔径是指所吸收或辐射旗子暗记的表面积。
它是决定天线性能的一个关键参数。
天线增益与有效面积的关系如下:

孔径效率取决于波穿过孔径的分布。
如果分布是线性的，那么Ka=1。
这种高效率会被相对较高的旁瓣抵消。
因此，天线实际是具有旁瓣的，天线孔径效率小于1(Ae< A)。

主瓣和旁瓣

上图显示的模式中辐射集中在几个波瓣。
一个瓣的辐射强度比另一个瓣的强得多。
最强的瓣叫做主瓣；其他的是旁瓣。
由于与阵列干系的繁芜辐射模式常常包含几个不同强度的波瓣，因此该当利用适当的术语。
一样平常来说，主瓣是那些产生最多辐射的瓣。
旁瓣是辐射强度最小的瓣。

前后比

前后比是定向天线前后功率增益的比值。
有时不会涌现与主瓣完备相反的波瓣。
在本例中，前后比为主瓣反方向上10 ~30度范围内最大的旁瓣。
高前后比是可取的，由于这意味着在不须要的方向上辐射的能量最少。

2.3极化

天线的辐射场由电场和磁场组成。
这些场总是成直角。
电场决定了波的偏振方向。
当一个线天线从经由的无线电波中提取能量时，当天线方向与电场方向相同时，会产生最大的电场。

电场的振荡可以是单向的(线性极化)，或者电场的振荡方向可以随波的传播而旋转(圆极化或椭圆极化)。

图6 偶极子的电场（蓝色）和磁场（赤色）

线极化

垂直和水平安装的吸收天线分别吸收垂直和水平极化波。
由于天线无法吸收极化不同的旗子暗记，因此，极化的变革会导致吸收到的旗子暗记电平发生变革。
紧张采取两种极化面：

在垂直极化波中，电场方向是垂直的。
在水平极化波中，电场方向是水平的。

线性极化可以吸收所有平面的旗子暗记，但除了两个极化正交的情形。
当用一个单线天线来吸收无线电波时,当电场方向同等时吸收天线吸收到的能量最大，因此垂直的天线用于高效吸收垂直极化波,水平的天线用于吸收水平极化波。

圆极化

圆极化是指每一次射频能量循环时，电场都会360度旋转。
圆极化是由两个90移相吸收器和两个同时移动90的平面极化天线引起的。
由于波的强度常日用电场强度(伏特、毫伏或每米微伏)来丈量，以是选择电场作为参考场。

在某些情形下，电场的方向不保持恒定。
因此，波在空间中传播时，磁场也随之旋转。
在这些条件下，场的水平分量和垂直分量都存在，波具有椭圆极化性。

图7 圆极化波

圆极化包含右旋圆极化和左旋圆极化。
圆极化波由与透射波相反的球形雨滴反射。
在吸收时，天线会排斥与圆极化方向相反的波，从而最大限度地减少对雨滴的探测。

由于飞机目标与雨不同，它不是球形的，以是目标的反射在原始极化意义上具有主要的分量。
因此，相对付雨滴目标，目标旗子暗记的强度会增强。

为了最大限度地接管来自电磁场的能量，吸收天线必须位于同一极化面。
如果利用极化方向不同的天线，会产生相称大的损耗，实际损耗在20至30分贝之间。

在强空气杂波涌现时，空中交通牵制员方向于打开圆极化天线。
在这种情形下，空气杂波对目标的隐蔽效果会降落。

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