接收天线理论 接收天线的主要功能是将电磁波能量转化为高频电流 (导波)能量。 接收天线在无线电波场内能感应出电流，并在接收天 线输出端产生一个电动势。 感应电动势通过馈线向无线接收机输送电流。 接收天线是接收机的电源，接收机（包括馈线）是接 收天线的负载。 接收天线的研究内容： 1、接收天线的感应电动势和来波方向的关系； 2、接收天线的阻抗； 3、接收天线输出功率最大的条件； 4、接收天线的电参数。 STE_A.J.YUE 西安电子科技大学通信工程学院
STE_A.J.YUE 西安电子科技大学通信工程学院 1 接收天线理论 接收天线的主要功能是将电磁波能量转化为高频电流 （导波）能量。 接收天线在无线电波场内能感应出电流，并在接收天 线输出端产生一个电动势。 感应电动势通过馈线向无线接收机输送电流。 接收天线是接收机的电源，接收机（包括馈线）是接 收天线的负载。 接收天线的研究内容： 1、接收天线的感应电动势和来波方向的关系； 2、接收天线的阻抗； 3、接收天线输出功率最大的条件； 4、接收天线的电参数
接收天线理论 1.天线接收的物理过程及收发互易性 下图所示为一接收天线，它处于外来无线电波E,的场中， 发射天线与接收天线相距甚远，因此，到达接收天线上各点的 波是均匀平面波。设入射电场可分为两个分量：一个是垂直 于射线与天线轴所构成平面的分量E,另一个是在上述平面 内的分量E2。只有沿天线导体表面的电场切线分量 E,=E2sin0才能在天线上激起电流，在这个切向分量的作用下， 天线元段dz上将产生感应电动势=-E,dz。 STE A.J.YUE 西安电子科技大学通信工程学院 2
STE_A.J.YUE 西安电子科技大学通信工程学院 2 接收天线理论 1. 下图所示为一接收天线， 它处于外来无线电波Ei的场中, 发射天线与接收天线相距甚远, 因此, 到达接收天线上各点的 波是均匀平面波。设入射电场可分为两个分量: 一个是垂直 于射线与天线轴所构成平面的分量E1 , 另一个是在上述平面 内的分量 E 2 。 只 有 沿 天 线 导 体 表 面 的 电 场 切 线 分 量 Ez=E2 sinθ才能在天线上激起电流, 在这个切向分量的作用下, 天线元段dz上将产生感应电动势ε=-Ezdz
E 。E E dz E 21 图：天线接收原理 STE_A.J.YUE 西安电子科技大学通信工程学院 3
STE_A.J.YUE 西安电子科技大学通信工程学院 3 图 ： 天线接收原理 2 l E i Ei E 1 Ez E2 d z z
在入射场的作用下，接收天线上的电流分布为（☑），假设 电流初相为零，则接收天线从入射场中吸收的功率p=-(Z) 由上述分析得整个天线吸收的功率为 p-(=)eEI(=)eo d 式中，因子e jkzcos0是入射场到达天线上各元段的波程差。这 说明接收天线有方向性。 根据电磁场的边值理论，天线在接收状态下的电流分布应 和发射时相同。因此假设接收天线的电流分布为 I(☑=Im sink(-lz 则接收功率为： STE A.J.YUE 西安电子科技大学通信工程学院
STE_A.J.YUE 西安电子科技大学通信工程学院 4 在入射场的作用下, 接收天线上的电流分布为I(z), 假设 电流初相为零, 则接收天线从入射场中吸收的功率 由上述分析得整个天线吸收的功率为 dp I(Z) P I z e E I z e dz l l jkz Z l l jkz cos cos ( ) ( ) 式中, 因子e jkzcosθ 是入射场到达天线上各元段的波程差。这 说明接收天线有方向性。 根据电磁场的边值理论, 天线在接收状态下的电流分布应 和发射时相同。 因此假设接收天线的电流分布为 I(z)=Im sink(l-|z|) 则接收功率为：
p=[EI sink(1-ecod -2E sin esink(1-=)cos(k=k cos0)d 因此接收天线输入电动势为 sinfsink(/)cos(hzcos) Iin In sinkl 根据上节有效长度的定义，有 ksinkl 得接收天线的表达式为 STE_A.J.YUE 西安电子科技大学通信工程学院 5
STE_A.J.YUE 西安电子科技大学通信工程学院 5 p E I k l z e dz jkz m l l cos 2 sin ( ) 2 sin sin ( )cos( cos ) 2 l m l E I k l z kzk dz 因此接收天线输入电动势为 l m m in k l z k z dz I k l E I I p 0 2 sin sin ( )cos( cos) sin 2 根据上节有效长度的定义, 有 k k l k l l z dz I k l I h l l m m ein sin 1 cos sin( ) sin 得接收天线的表达式为