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1、天线与微波技术国防科技重点实验室西安电子科技大学第一章绪论西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 天线概念天线概念 一二天线的发展简史天线的发展简史三天线的类型天线的类型四天线的应用天线的应用西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 什么是天线？什么是天线？把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间.收集无线电波并产生电收集无线电波并产生电 磁磁信号信号西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 1.1天线概念天线概念天线是无线系统的重要部件,它是现代信息社会的电子眼,顺风耳。天天线定定义用
2、来辐射或接收射或接收电磁波的装置；一种导行波与自由空间波的转换器件或换能器。天线的作用在于辐射和接收无线电波，然而能辐射或接收电磁波的东西不一定都能用作天线，因为效率可能很低。要有效地辐射或接收电磁波，天线在结构和形式上应满足一定的要求。西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 1.2天线简史天线简史1、1887,赫兹(HeinrichRudolfHertz,1857-1894)1831年法拉第(MichaelFaraday,1791-1867)发现1873年麦克斯韦(JamesClerkMaxwell,1831-1879)完成的电磁理论，由德国的赫兹首次在实验室证实。赫兹的
3、实验采用终端加载的半波偶极子作为发射天线，半波谐振方形环作为接收天线。感应线圈的作用是在偶极子的间隙处产生火花，从而使几米远处的环天线的间隙处产生火花。这是世界上第一次的无线电波连接，偶极子和环是世界上的第一个天线系统。赫兹的实验不仅证实麦克斯韦的电磁理论，更为无线电、电视和雷达的发展找到了途径。赫兹的实验不仅证实麦克斯韦的电磁理论，更为无线电、电视和雷达的发展找到了途径。赫兹赫兹西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 2、1901,马可尼(Guglielmomarconi,1874-1937,1909年诺贝尔物理学奖)1901年马可尼成功实现横穿大西洋(英国-加拿大)的无
4、线电通信。位于英国Poldhu的发射天线由约50根斜拉导线组成,用悬于60米高的木塔间的钢索支撑。位于加拿大Newfoundland的接收天线是200米长的导线,由风筝牵引。西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 马可尼，享有“无线电之父”的美誉。在发明后，由于“共和国号”和“泰坦尼克号”海难事件，其发明表现在海事上的价值使马可尼被奉若神明。因为在无线电问世前，船舶在海上是完全孤立的，即使是岸上或临近船舶上的人也无法给予提醒。马可尼的方锥天线西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 3、雷达的发展随着二战期间雷达的出现,无线电频谱才得到了更为充分的利用。战
5、时的雷达催生了大批现代天线如巨大的反射面天线、相控阵雷达、透镜天线及波导缝隙天线阵。波导缝隙天线阵反射面天线西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 4 . 移动通信GSM900/1800： 824-960MHz/1710-1880 PCS通信系统的频段：1850MHz1990MHzUMTS:1710-2170MHz三大运营商制式（3G）：电信：CDMA2000(FDD)825-835MHz ,870-880MHz联通：WCDMA(FDD) 1920-2170MHz移动：TD-SCDMA(TDD) 1880-1920MHz, 2010-2025MHzLTE(移动4G)中国移动
6、分别为1880-1920MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz；中国联通获得分别为2300-2320MHz、2555-2575MHz；中国电信获得分别为2370-2390MHz、2635-2655MHz 移动基站天线西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 移动通信天线类型全向天线定向天线微带贴片半波振子缩短套筒振子常规套筒振子西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 数值方法计算方法:矩量法(Mothod of Moment MoM、有限差分法(Finite Difference Method,FDM)、 有 限 元 法 (Finite
7、element Method, FEM)、几何绕射理论(GeometricalTheory of Diffraction,GTD)和物理绕射理论(PhysicalTheoryofDiffraction,PTD)等的引入大大推进了天线技术的发展,促进了天线分析和设计技术的逐渐成熟。现在天线的设计不再是修修补补(cutandtry)的方法,已经跨入了一个整体系统级的设计阶段(各种计算软件CST、HFSS、FEKO等)。西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 1.3天线类型天线类型为了满足不同的用途和要求，出现了种类繁多，形式多样，性能各异的天线。天线按波段、外形、工作原理、使用
8、范围等分成不同种类。用途：发射天线，接收天线，收发共用。范围：通信，雷达，导航，测向，广播，电视特性：方向定向，全向；波束针形波束，扇形波束；极化线，圆，椭圆极化；频带宽带，窄带；电流分布行波，驻波。形状：菱形，鱼骨形，环形，螺旋形，喇叭，反射面等西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 水平面H面垂直面E面立体图方向图象一个“汽车轮胎”后向功率前向功率西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 1、线天线(WireAntennas)偶极子(Dipole)、单极子(Monopole)、环(Ring)和螺旋(Helix)天线等。西安电子科技大学第一章 绪论 By
9、 Zhiya Zhang 2、口径天线(ApertureAntennas)矩形波导(Rectangular Waveguide)、角锥喇叭(PyramidalHorn)、圆锥喇叭(ConicalHorn)等西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 3、微带天线(MicrostripAntennas)矩形贴片(Rectangular Patch)、圆形贴片(CircularPatch)、缝隙微带天线(SlotCoupledPatch)西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 4、阵列天线(ArrayAntennas)八 木 宇 田 阵 列 (Yagi-Uda
10、Array)、 口 径 阵 列(ApertureArray)、微带贴片阵列(MicrostripPatchArray)和波导缝隙阵列(Slotted-WaveguideArray)西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 5、反射面天线(ReflectorAntennas)前馈抛物面(ParabolicReflectorwithFrontFeed)、卡赛格伦抛物面(CassegrainParabolicReflector)、角反射器天线(CornerReflector)西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 6、透镜天线(LensAntennas)凸透镜(
11、Convex-Plane)、双凸透镜(Convex-Convex)、 凹 透 镜 (Concave-Plane)、 双 凹 透 镜 (Concave-Concave)。还可以分为Rotman透镜天线、龙伯透镜天线和介质透镜天线。西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 波段波段长长波波中中波波短短波波超短波超短波微波微波常常 用用名名低低频频LFLF中中频频MFMF高高频频HFHF甚高频甚高频VHFVHF超高频超高频UHFUHF特高频特高频SHFSHF超超 极极 高高频频EHFEHF波长波长千千米米百百米米十十米米米米分米分米厘米厘米毫米毫米亚毫米亚毫米频率频率30-30-3
12、00300KHzKHz0.30.3-3MHz-3MHz3-3-3030MHzMHz30-30030-300MHzMHz300-300-3000MH3000MHz z3-303-30GHzGHz30-30030-300GHzGHz300-300-3000GH3000GHz z用途用途导导航信标航信标AMAM广播广播短短波波广广播播(BBC)FMFM，TVTVTV，LAN， 蜂蜂窝，窝，GPS雷雷达达，GSO卫卫 星星 ，数据通信数据通信雷雷 达达 ，汽汽车车，数数据据通信通信卫星卫星1.4电磁波段波段：应用于不同波段的天线可按波段起名，如表1。西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zh
13、ang 波段波段频率频率波长波长波段波段频率频率波长波长L L1-2 1-2 GHzGHz3030X X8-18-12 GHz2 GHz3.753.75S S2-4 GHz2-4 GHz1515KuKu12-18 GHz12-18 GHz2.52.5C C4-4-8 8 GHzGHz7.57.5K K18-27 MHz18-27 MHz1.671.67通信卫星：通信卫星：上行上行3.75-4.2下行下行5.925-6.425KaKa27-40 GHz27-40 GHz1.11-0.751.11-0.75表2 常用微波波段天天线线发发展展趋趋势势：高高增增益益、小小型型化化、宽宽频频带带、多多频
14、频段段、高高频频率和集成化等方向。率和集成化等方向。西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 1.4天线应用天线应用机载天线（预警机）西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 舰载天线（052C驱逐舰）西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 车载天线（坦克）车载鞭天线西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 车载一维相扫波导裂缝天线阵西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 中国红旗9相控阵雷达制导车（防控导弹）西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 航母天线西安电子科技大学第一章
15、绪论 By Zhiya Zhang 舰载相控阵天线西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 预警机2000西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 澳大利亚购买的预警机西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 波导裂缝天线(蘑菇、盘子、鼓包、背鳍、平衡木)X波段相控阵雷达“X波段雷达”被视为全世界最先进的军用雷达，可以预先探知导弹的发射，并追踪导弹的轨迹，诱导反导系统摧毁敌方导弹西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang F-22（共形天线）西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 直19-武装侦察直升机西
16、安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 武直十西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 美国无人侦察机西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 星载抛物面天线星载圆环天线阵西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 空空导弹地空导弹西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 多馈源卫星电视接收天线西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 电视接收天线（八木天线）西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 车载GPS天线（圆极化微带天线）西安电子科技大学第一章 绪论 By Zh
17、iya Zhang 点对点微波接力天线西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 普通基站天线西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 8防雷保护器防雷保护器主主馈馈线线（7/8“）5馈线卡馈线卡6走线架走线架4接地装置接地装置3接头密封件接头密封件绝缘密封胶带，绝缘密封胶带，PVC绝缘胶绝缘胶带带1天线调节支架天线调节支架GSM/CDMA板状天线板状天线抱抱杆杆（ 50114mm）2室外馈线室外馈线9室室内内超超柔柔馈馈线线7馈馈 线线 过过 线线窗窗基基站站主主设设备备基站天线天馈系统基站天线天馈系统西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 仿生树基站天线西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 空调美化天线小区蘑菇天线西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 小区路灯美化天线西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 室内分布天线无线局域网天线西安电子科技大学第一章 绪论 By Zhiya Zhang 脊喇叭天线(天线测量)
