天线与电波传播 宋铮 习题答案.doc
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1、-天线与电波传播 宋铮 习题答案 第一章习题参考答案(仅供参考) 1. 解:电基本振子放置于Z轴上,其空间坐标如右图所示。 ? (1)辐射场的传播方向为径 向;电场方向 为;磁场方向 为;(注:这里表示的是电基本振子的远区辐射场) (2)电基本振子辐射的是线极化波。 (3)过M点的等相位面是一个球面,所以远区辐射场是球面波;又因 为 与成正比,则球面波又是非均匀的。 (4)M点的电场与磁场之间有如下关系 : (5)从电基本振子的远区辐射场表达式可见: 与电流大 小、空间距离及电长 度以及子午 角有关。 (6)从电基本振子辐射场的表达式可知: 当时,电场有最小值; 当时,电场有最大值;磁场无方向
2、性。(注:也可以用电磁场的方向图来说明。) (7)电基本振子的E面和H面的方向图如下图所示。 1 5、解:(1)电基本振子的归一化方向函数为: 因 为是指主瓣最大值两边两个零辐射方向之间的夹角。由此可知: ? ? 取 因 为, 则 。 是指主瓣最大值两边场强等于最大值0.707的两个辐射方向之间的夹角。由此可知: ? ? 取, 则。 (2)磁基本振子的E面图为电基本振子的H面图,H面图为电基本振子的E面图。所以, 其 和的计算过程于电基本振子的类似,从略。 ,所 以8、解:本题考察对半功率点波瓣宽度的理解。因 为 ;从图上可以看 出点是半功率点,其场强大小为 : ,其 中 为的场强。 由于场强
3、 与成正比, 则的场强 是点场强 的, 即。故 有。 2 10、解:已知天线1 的 。 ,;天线2 的 , (1) 由可得: (2) 由可得: (3) 由可得: ? ? ? ? ? 14、解:接收天线的有效接收面积为 将 ,代入,则可 得。 29、解:如图所示,这是一个4元均匀直线阵 , ,d=0.25。 3 在通用直线阵阵因子图形中取下本题对应的图形如下: (1)先求E面(yoz)方向图 , 因为相邻阵元之间的相位差为 式 中为射线与z轴夹角。 阵因子为 : 元因子为 : 则E面的方向函数为: 则E面的方向图为: 4 (2)再求H(xoy)面方向图 , 因为相邻阵元之间的相位差仍为 式 中为
4、射线与x轴夹角。 阵因子为 : 元因子为: 则H面的方向函数为: H面的方向图为: 2.5.1 第7题 简述蝙蝠翼电视发射天线的工作原理。 答案要点:(1)蝙蝠翼天线由水平对称振子天线排列组成,朝空间辐射水平极化波,以满足电视广播信号的要求;(2)两幅蝙蝠翼在空间正交布置,构成旋转场天线,以获得在水平平面的全向特性;(3)各振子沿传输线两侧水平放置,中间馈电处振子较短,而两侧短路端振子较长,以获得宽频 5 带阻抗特性,满足电视信号发射的带宽要求。 2.5.2 第8题 怎样提高直立天线的效率 答案要点:有三种办法:(1)加顶负载,如在鞭状天线的顶端加小球、圆盘和辐射叶;(2)加电感线圈;(3)降
5、低损耗电阻,改善地面的电性质,常用的有埋地线、架设平衡器等。 2.5.3 第14题 天线与馈线连接有什么基本要求? 答案要点:天线与馈线之间连接时要考虑两个问题:(1)阻抗匹配,以保证具有最大的能量传输效率;(2)平衡馈电,以保证天线方向图的对称性。 2.5.5 第15题 简述U形管平衡-不平衡变换器的工作原理? 答案要点:U形管平衡器是一段长度为/2的同轴线,天线的两臂都接在内导体上,因而可以实现对地的平衡;又因为接入点相距/2,对地的电位正好是反相的,所以天线两臂上的电流大小相等,是一个对称分布。4.5.1 3.3.1 第1题 说明行波天线与驻波天线的差别和优缺点。 答案要点:(1)行波天
6、线上电流的分布呈行波状态;驻波天线上电流的分布呈驻波状态;(2)行波天线的等效模型为终端接匹配负载的传输线,输入端阻抗近似为纯阻性的特性阻抗,且不随频率而变,因而具有宽频带特性;(3)驻波天线的等效模型为终端开路的传输模型,输出阻抗与电长度有关,因为随频率变化剧烈,属于窄带天线;(4)行波天线的输入功率有相当一部分会被匹配负载吸收,因而比驻波天线的效率低。 4.5.2 第1题 简述等角螺旋天线的非频变原理。 答案要点:(1)等角螺旋天线由两个螺旋臂构成,每个螺旋臂的边缘线都是等角螺旋线,属于一种角度天线,它的结构仅仅由角度决定;(2)当工作于一个频率时,在等角螺旋天线上有一个对应的工作区域,起
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