文档介绍：《天线原理与设计》讲稿王建99 第三章接收天线理论天线接收电磁能量的物理过程是:天线在外场作用下激励起感应电动势,并在导体表面产生电流,该电流流进天线负载LZ(接收机),使接收机回路中产生电流。所以,接收天线是一个把空间电磁波能量转换为高频电流能量的能量转换装置。其工作过程恰好是发射天线的逆过程,如图3-1所示。图3-1 接收天线示意图一般情况下,接收天线与发射天线相距很远,作用在接收天线上的电磁波可认为是平面波。设来波方向与振子轴夹角为θ,来波电场可分解为和iEiE?iE⊥两个分量,其中iE⊥垂直于振子轴不起作用,只有siniiizEEEθ==?才使振子上产生感应流I,这个感应电流将产生散射场()sIE,它是以感应电流I为未知的函数。前面已介绍过,在接收状态下的天线与接收机负载共轭匹配的最佳情况下,传送至接收机的功率是天线感应或截获到的总功率的一半,另一半则被天线散射和热损耗消耗掉了。如果不计天线热损耗,这喻示了要使截获到的功率的一半传送给接收机,则天线必定要将另一半散射掉。这样,接收机接收的功率可用散射功率来等效。具体做法是由来波电场与感应电流产生的散射场iE()sIE形成的总场在天线金属表面应满足切向电场为零的边界条件() 0sizzEI E+= () 来确定感应电流I。这个感应电流流过负载ZL将被其接收。上式实际上是一个含未知电流的积分方程(见书上P51式()),可采用矩量法等方法求解。对于细线对称振子接收天线,其上感应电流分布也近似为正弦分布。采用上述方法分析接收天线,数学计算复杂。通常采用互易定理方法,它是利用收发天线的互易性,从发射天线的性能直接导出接收天线的性能。这种方法是分析接收天线的最简洁、最有普遍意义的方法。这里主要介绍这种方法。,彼此之间相距足够远,处于各向同性的无界均匀媒质中,除两天线外没有其它场源,如图3-2所示。当天线1作发射(加有电源1ε,输出电流为I1),天线2作接收时,天线2上《天线原理与设计》讲稿王建100 有感应电流I21,形成开路电压U2。由等效电路得2212 2(in LUIZZ)=+ () 当天线2作发射(加有电源2ε,输出电流为I2),天线1作接收时,天线1上有感应电流I12,形成开路电压U1。由等效电路得1121 1(in LUIZZ)=+ () (a) 天线1发射,天线2接收 (b) 天线2发射,天线1接收图3-2 用互易原理分析接收天线式中,1inZ和2inZ分别为天线1和2的输入阻抗,1LZ和2LZ分别为天线1和2的负载阻抗。由互易定理:121UU2II=←(12 21ZZ=) () 把式()和()代入式()得112 1 1 221 2 2()(in Lin L)IIZ Z IIZ Z+= + () 由书上P13式()可得发射天线1在接收天线2处的电场矢量为11211 2130?(,)eLIFrβθ?=Ee () 可得:21111 21?30 ( , )erILFβθ?=Ee () 同理有:12222 12?30 ( , )erILFβθ?=Ee () 把式()和()代入()得12 1 1 21 21 2 2 121 1 212 2 12()()??(,)(,)in Lin LeeIZ Z IZ ZLFLFθ?θ?++=EeeE () 在上式的等号左边分子分母点乘,而等号右边分子分母点乘,然后消去相同因子 后得12E21E12 21EEi《天线原理与设计》讲稿王建101 1 1 12 2 2 211 112 2 221(,) (,)in Lin LeeZZIZZILFELFθ?θ?++?= ?′′E () 式中,,是天线2作发射时在其极化方向的一个分量;21 21 12?E′=Eei21E12