1、1.天线的主要作用:能量转换;定向辐射或接收. 2.天线辐射方向图一般是一个空间三维的曲面图形,但工程上为了方便常采用通过最大值方向上的两个正交平面上的剖面来描述天线的方向图.这两个正交的平面通常取为 E 面和 H 面.3.天线方向图的 E 面是指通过天线最大辐射方向并平行于电场矢量的平面.4.设某天线的远区辐射电场表示为, , ,则坡印0frej0r廷矢量表示为 ,辐射功率)2(fWm.ddPmr sin25.半功率波瓣宽度指方向图主瓣上两个半功率点(即场强下降到最大值 0.707 倍处或分贝从最大值下降 3dB 处对应的两点 )之间的夹角 .6.设某天线的辐射电场主瓣最大值为 Emax,副
2、瓣最大值为 Esmax,则其副瓣电平定义式为 dB.maxlog20SLii7.设天线方向性系数 D 是用来表征天线辐射能量集中程度的一个参数,若已知自由空间数为,则最大指向( , )的f;若已知dfdmsin4202对称振子天线的辐射电阻为 ,则rR;若已知天线效率 ,rf,1e则增益 .Ge8.半波对称振子的带宽决定于直径,而对数周期振子天线的带宽则是由最最大齿与最短齿的尺寸( 和 N)决定.9.理想点源天线是指无损耗的各向同性的假想点源天线,其辐射方向图在空间是球面.10.在某方向 上,设理想点源天线的电场0强度为 ,某天线的电场强度为 ,则天E0E线的方向性系数 和增益 的DG定义表达
3、式均可写作 .它们定22,义区别为前者是相同辐射功率 为条件 ,后者rP是相同输入功率 为条件.in11.如果某天线为圆极化天线,在球坐标系下该天线的远区辐射场应有 , 两个分量,且这两个分量在最大辐射方向上应满足等幅、相位差为 2 的条件.对线极化天线来说交叉极化是指与其垂直极化,对圆极化天线来说交叉极化是指与其旋向相反极化.12.设某天线的方向图函数是 ,则在f方向上的方向性系数表达式为0,同样在dffsin,420方向上由天线辐射电阻 和 表rR,f示方向性系数.工程上,一般采用在最大辐射方向上的方向性系数,设天线的有效面积 ,求其eS在最大辐射方向上的方向性系数 .2413.如果不计天
4、线损耗,作发射时,在与信号源内阻共轭匹配条件下天线的辐射功率只有信号源所能供给总功率的一半,另一半将以热损耗的形式消耗在源的内阻 上;作接收时, 在天线与接gR收机负载共轭匹配的最佳情况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,另一半被天线散射掉了.14.间距 馈电电流相位差 的二4do90元阵方向图形状是心脏形,其最大辐射方向指向电流滞后的那个单元的方向.15.用两个正交的对称振子获得圆极化辐射的条件是激励幅度相等,激励相位相差 .216.天线口径场出现线性相位分布时 ,天线辐射性能的主要影响是最大辐射方向从口径平面的法线方向偏离 ,主瓣宽度变宽,口径效率减小 .而随着平方率相位分
5、布的增大,其主要影响是主瓣变宽,副瓣电平升高.17.设平面口径天线的物理面积为 S,口径效率,其增益为 ,若口径场为均匀分布,S24则其口径效率为 1;若口径场为余弦分布, 则其口径效率为 0.81.18.天线远区辐射场的振幅随 r 按 变化.若设1天线的最大尺寸为 D,则远区距离为 r 应满足关系 ,这是在源点到远区某点的相位与2Dr坐标原点到远区某点的相位之差不超过 弧8度的条件下得到的公式.19.长为 2L 的细线振子(如图 1),当 时,02l其上电流分布可近似为三角形分布,表达式为 lzIm020.元天线的方向图函数为 (沿 z 轴放sinf置), 半波振子的方向图函数为,辐射电阻为
6、co2sf=73.1 .rR21.计算对称振子天线的辐射场时应知道天线上的电流分布,对于沿 z 轴放置的长为 2L 的对称振子,其上电流分布可近似为,它是根据传输线原理得到lIzmsin的.22.沿 z 轴放置的元天线的方向图函数为;在 xz 平面内的惠更斯面元的方向f图函数为 ;沿 z 轴放置的对称cos1f半波振子方向图函数为,辐射电阻in2fRr=73.1 .23.设二元阵单元间距为 d,射线与阵轴的夹角为,则等幅同相时的阵因子为 (2csaf; );等幅反相时的阵因子cosd0为 ( , ).af od阵因子为心脏形的条件是：两单元天线的电流相位差为 ,间距 ,表达式241saf24.
7、谐振振子天线的判定条件是：在一定长度下其输入阻抗虚部为零.半波谐振天线的实际长度比工作波长的一般略短些,这是所谓的缩短效应, 振子截面半径愈大,则谐振振子的长度缩短愈多.长度大于半波谐振子长度的振子天线的输入阻抗呈感性.25.对称振子输入阻抗虚部为零时 ,对应的长度称为谐振长度;比半波谐振长度短的对称振子其输入阻抗呈容性.26.设单元天线的方向图函数为 ,阵因子0f,则天线阵的方向图函数af,0af27.设阵轴与射线间的夹角为 ,均匀直线式天线阵的最大辐射方向可由公式计算;对侧射阵,两单元间馈dmrcos电相位差 ,其(m=0、1、2 、.);对端射2阵 .为不出现栅瓣 ,阵元间距应满足或0的
8、条件是 (侧射) (端射)28.镜像法分析近地天线是把地面看作是无限大导电平面的对称垂直振子.其镜像点电流与原电流等幅同相.而水平振子的镜像点的电流与原电流等幅反相.29.工程上近似计算天线输入阻抗的三种方法：坡印廷矢量法、等值传输线法和感应电势法.其中坡印廷矢量法不能计算阻抗的虚部.30.按下列的分类,每类至少列出三种天线：宽带天线：笼形天线、双锥天线、盘锥天线;圆极化天线：十字形振子旋转场天线、轴向模圆柱螺旋天线、等角螺旋天线;行波天线：偶极子电阻加载天线、菱形天线、八木天线、返射天线31.行波天线的最大辐射方向是指向主瓣最大值方向,而汉森-乌特亚特条件的含义是指当电磁波从阵列的始端传播到
9、末端时,以行波相速传播的相位 与以光速传播时的相位 的差为ll时 ,阵列的方向性系数最大.32.圆柱螺旋天线产生轴向模辐射的条件是,而产生法向模辐射的条)34(D件是 .5033.细直线对称半波振子的输入阻抗Zd=73.1+j42.5,则半波谐振窄缝的输入阻抗.21.72js34.自补结构的等角螺旋天线是指金属板构成的螺旋天线与其空隙部分形状完全相同的等角螺旋天线,而互补的平面天线则为金属板刻制成的天线与金属板镂空制成的两种天线.35.波导缝隙天线的开槽原则是在波导壁上切断电流的方向开槽,一般开窄缝,缝长约为 ,设2其互补对称振子的辐射阻抗 ,则缝隙天线的dZ辐射阻抗为 s4236.天线阵中,
10、每个阵元的辐射阻抗都是由自阻抗和互阻抗两部分组成.37.半波窄缝隙天线的缝口面电场近似为正弦分布,其辐射方向图形状与其互补的半波振子相同, 但两者的电磁场空间极化方向正好相差 90,而且两者辐射阻抗积为 4238.口径天线分析中的等效原理是口径面上的电磁场 和 ,等效为电磁流 和 .设口径面sEHsJM的外法向单位矢量为 ,则 ,SnsH,计算惠更斯元辐射场时,若已知口nM径电场为 ,则口径磁场sy ysxE39.最佳角锥喇叭天线是指其口径尺寸在 E 面和H 面分别取最佳,使其增益最大.口径效率 等于 0.51.40.旋转抛物面天线的效率因子主要是由口径效率和截获效率乘积决定.41.标准卡塞格
11、伦天线由主、副反射面和馈源组成,主反射面为旋转抛物面,副发射面为旋转双曲面,馈源一般用于喇叭,置于主副反射面之间的双曲面的视在相位上,卡塞格伦天线的空间衰减因子与旋转抛物面天线相比要小,其原因是其等效抛物面焦距比卡氏天线大 M 倍.42.计算线天线辐射场的已知条件是其电流分布和天线长度而计算口径天线辐射场的已知条件是口径场分布和口径尺寸.43.已知旋转抛物面天线的焦距为 f,口径直径为D,口径张角 ,则三者的关系为0.若焦距比为 fD=0.385,则2cot41Df2 = .空间衰减因子 S.A.=03dB.若 D=75cm,工作频率)s(lgF=12GHz.总效率 g=70%,则天线增益 G
12、= 37.9dB.为获得最高效率馈源归一化方向图 宽度的边缘电平应为-11dB.44.开槽天线与其互补天线的阻抗 和 满足sZd的关系是 ,xy 平面内的等角螺旋天42dsZ线的方向图近似为 .如果设计成自补形式co或其输入阻抗约为 60.45.圆柱螺旋天线的三种模式分别是法向模、轴向模、圆锥模.46.采用镜像法写出近地垂直振子天线的辐射阻抗的表达式 ,它与振子长度、振1Zr子截面半径和离地高度及频率有关.47.旋转抛物面天线分为长焦距、中等焦距和短焦距三种情况,由其半张角 表示的对应条件分别为 , 和 .202048.为了得到最高的口径效率,天线的口径场分布应为均匀分布,为了降低天线旁瓣,
13、口径场分布应为锥削分布.49.臂长为 的垂直接地振子天线的输入阻抗4为 36.55+j21.55,其方向性系数为 3.28dB.50.收发天线计划匹配是指接收天线的极化与发射天线辐射的电场矢量方向完全一致.当发射天线为水平线极化,接收天线为左旋圆极化时, 其极化方向失配因子为 0.5 .51.分析卡塞格伦天线的口径场法分虚馈源法和等效抛物面法两种.52.旋转抛物面天线焦距为 f,口径直径为 D,最大增益时的效益 g=0.83 .53.H 面扇形喇叭内波的等相位面是一个圆弧柱面.当喇叭长度 RH 一定时,过度增大口径宽度 DH,会使增益下降.这是由于口径场平方率相位分布增大的缘故.喇叭口径宽度给
14、定时,H 面扇形喇叭的最佳长度为 32op54.构成轴向模螺旋天线的条件是一圈周长约等于一个波长,它辐射的是圆极化波.55.元天线阵的阵因子与单元间距 d、相位 、工作波长有关.56.有一架设在理想地面上的水平半波振子天线 ,其工作波长 =40m,若要在垂直于天线轴的平面内获得最大辐射仰角 =30,天线架设高度应为 .m20sin457.某巨星口径天线的振幅为余弦分布 ,与均匀分布相比,其方向图主瓣要宽一些, 口径效率要低一些,副瓣电平要低一些.1. 简要回答何谓天线辐射方向图及 E 面和 H面方向图。答：天线方向图是指天线辐射特性与空间坐标之间的函数图形。天线方向图一般是一个三维空间的曲面图
15、形，但工程上为了方便，常采用通过最大辐射方向的两个正交平面上的剖面图来描述天线的方向图。这两个相互正交的平面称之为主面，对于先计划天线来说通常取为E 面和 H 面。E 面: 指通过天线最大辐射方向并平行于电场矢量的平面。H 面：指通过天线最大辐射方向并平行于磁场矢量的平面。2. 对线极化天线常在其两个主面（E 面和 H面）内描述其方向图，简要回答什么是 E面和 H 面。对如图所示的八木天线和矩形波导（宽边为 a，窄边为 b）主模馈电的角锥喇叭天线分别指出它们的 E 面和 H 面。答：E 面: 指通过天线最大辐射方向并平行于电场矢量的平面。H 面：指通过天线最大辐射方向并平行于磁场矢量的平面。对
16、如图所示的八木天线，其 E 面为 yz平面，H 面为 xy 平面。对如图所示的角锥喇叭天线，其 E 面为 yz 平面，H 面为 xz 平面。3. 在天线原理与设计书中行波天线一章所涉及的天线有哪些？行波天线一般分为两类，一类为电流行波天线（即天线上电流为行波传输） ，一类为场行波天线（即天线上的场为行波传输） 。请把这些行波天线按此方法分类。答：所设计的天线有：偶极子电阻加载天线，菱形天线，八木天线与反射天线，圆柱螺旋天线，平面等角螺旋天线，阿基米德天线和对数周期天线。电流行波天线有：偶极子加载天线，菱形天线，平面等角螺旋天线和阿基米德天线。场行波天线：有轴向圆柱螺旋天线，八木天线，返射天线和
17、对数周期天线。4. 试简述标准卡塞格伦天线的组成及其工作原理。答：标准卡塞格伦天线有主反射面，副反射面和葵园组成。为了获得聚焦特性，主反射面必须是旋转抛物面，副反射面是旋转双曲面，馈源可以是各种形式，但一般用喇叭做馈源，安装主、副反射面之间，其相位中心应置于旋转双曲面的交点上，双曲面的安装应使双曲面的虚焦点与抛物面的焦点重合。天线做发射时，油葵园喇叭发出的球面波首先有双曲面反射，然后再经主反射面（抛物面）反射出去。根据双曲面和抛物面的性质，由馈源发出的任意一条射线到达主反射面的某一口径面上的波程相等，则由馈源辐射的球面波前必将在主反射面的口径上变成平面波前，呈现同向场，使卡式天线具有锐波束，高
18、增益性能。天线作接受是的过程正好相反，外来平面波前主、副反射面反射面之后，各射线都将汇聚到馈源所在点由其接收。15. 简述分析卡塞格伦天线的等抛物面法的等效原理。答：等效原理是用等效抛物面（虚抛物面）取代卡式天线的主，副反射面，从而把卡式天线的问题简化为馈源相同、抛物面直径相同但焦距增大了 M 倍的但反射面来进行定量分析。16. 根据各振子电尺寸*的不同，可把LPDA（对数周期天线）天线分为那三个区？从天线工作的物理过程说明 LPDA 天线的宽带工作原理。答：三个区：传输区、辐射区和未激励区。当对 LPDA 天线馈电后，由信号源供给的电磁能量沿集中线传输，依次对各振子激励，只有长度接近谐振长度
19、的那部分振子上才能激励起较大电流，向空间形成有效的辐射。而远离谐振长度的那些长的或短的振子上的电流都很小，对远区场没太大贡献，随着工作频率的改变，辐射区位置将发生改变，由于结构的相似性，使辐射方向图及集合线馈电处的输入阻抗基本保持不变，因此 LPDA 天线工作频带非常宽，可达 10 个倍频程以上。17 旋转抛物面天线的效率因子可表示为g=g1*g2，g1 和 g2 表示什么？并分析出现最大效率的原因。答：g1 和 g2 分别表示口径效率和截获效率。当焦径比增大时（长焦距） ，漏失的能量增大，使截获效率 g2 减小，导致 g 减小；焦径比增大的同时，馈源照射到反射面的均匀程度也增加了，这反而使
20、g1 增大，即g 增大。这两个因素的影响结果就会出现效率的最大值。20. 简述卡塞格伦天线提高效率的方法和技术途径？答：1. 方法：一般来说，卡塞格伦天线的效率与普通旋转抛物面天线的效率差不多，为了提高其效率，主要采用两种方法：一是保持反射系统不变，使馈源方向图最佳化，即采用高效率馈源。二是保持馈源方向图不变，修改反射系统使其最佳化，即采用修正型卡塞格伦天线。实际中这两个方法同时采用。2. 技术途径：一是选择窄波束的高效馈源。提高副反射面的截获效率；二是修正副反射面使主面口径场的幅度均匀，修改主反射面使口径场相位同相，以提高口径效率。21. 简要回答什么是电磁波的极化？什么是天线的极化？答：电
21、磁波的极化是指：沿电磁波传播方向看去，电场矢量方向随时间变化的轨迹，如果其轨迹是一直线，则为线极化波；如若轨迹为一个圆，则为圆极化波；若其轨迹为椭圆，则为椭圆极化波。天线的极化是根据其最大辐射方向上辐射电磁波的极化来定义的。22. 什么是天线的相位中心？什么是视在相位中心？ 答：半波振子天线及其组成的等幅同相二元阵存在理想的相位中心。角锥喇叭天线、八木天线和 LPDA 天线只存在视在相位中心。24. 常见的矩形波导开缝方式有哪四种？应用等效传输线的概念，分别画出其等效电路。答：矩形波导开缝主要有：1.波导宽边纵缝；2.波导宽边横缝；3.波导宽边斜缝；4.波导窄边斜缝；它们的等效电路如下所示。2
22、5 设理想电源天线和某天线在某方向上的辐射电场分别为 E 和 E( ),有一种定义得到的方向性系数和增益的表达式均为，试说明两者的不同。答：方向性系数与增益的定义表达式虽然完全一样，但两者是不同的，即方向性系数和增益定义的基点和条件是不同的，方向性系数的定义是以辐射功率 Pr 为基点，并以相同辐射功率为条件，没有考虑天线的能量转换效率，增益的定义是以输入功率 Pin 为基点，并以相同输入功率为条件。 27 简述队中波和长波垂直接地天线加顶（形，伞形等）和铺设地网的作用。答：中波（ =2001000 米）和长波（ =1000-10000 米）的垂直接地天线其长度由于受结构的限制往往比波长小得多，
23、因此天线的辐射能力很弱，辐射电阻很小。另一方面，损耗电阻因地面损耗而很大，以致天线效率很低，只有百分之几到百分之十几。因此提高天线效率就成为中长波波段垂直接地天线的主要问题。由天线效率公式 。可知，提高天线效率的途径是增加辐射电阻 Rr 和减少损耗电阻 Rl。天线加顶（形成 形。伞形和 T 形天线等）是增加辐射电阻 Rr 的有效途径，以提高辐射效率。铺设地网可减少地面损耗 Rr，同样是提高辐射效率。28 试根据抛物面的性质，推证焦经比 f/D的数学表达式，并说明其在天线设计的应用。答 图略 取通过焦点 F 垂直于反射面轴线的 z 轴的一个平面是 S。 ，并设 M 为抛物线上的点，P 为 S。 上的点，Q 为准线上的点，且此三个点在一条直线上，由抛物线性质，有
