无线系统中天线特性分析软件的编制毕业论文(编辑修改稿)

无线系统中天线特性分析软件的编制毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

M ZIU  是在振子 2 影响下振子 1 的附加电压； 22222 ZIU M  是振子 1 开路时，振子 2 不受其影响的等效电压， 21221 gM ZIU   是在振子 1 影响下振子 2 的附加电压。 显然振子 1 的附加电压 12U 应与振子 2 的电流 2MI 成正比；而振子 2 的附加电压 21U 应与振子 1 的电流 1MI 成正比，即 2112122112212112 ZIZIUZIZIU MgMMgM   和 () 上式中， Z12是在振子 2 影响下振子 1 的互辐射阻抗；而 Z21是在振子 1 影响下振子 2 的互辐射阻抗。 把式 ()代入式 ()，可得 22221121221111 ZIZIU ZIZIUMMMM     () 这就是耦合对称振子的等效电压方程式。 耦合对称振子等效电压方程式还可以利用图 中的 4 端网络来帮助记忆。 根据图 中的电路可直接写出等效电压方程式，即式 ()。 从式 ()中解出两个振子的辐射阻抗，然后再代入式 ()；或 者从式 ()中解出感应辐射阻抗，然后再把它代入式 ()都可以得到下面的辐射阻抗方程式。 图 等效电压方程式的等效电路 22212121212111 ZZIIZZIIZZMMMM () 无线系统中天线 特性分析软件的编制 11 3. 互辐射阻抗的求法 耦合对称振子互辐射阻抗的求解方法通常采用 感应电动势法，该法较为复杂，实际中可直接查相应的表格曲线。 利用感应电动势法可求得互电阻和互电抗的计算公式 100222111112100222111112d)c o s ()c o s (2)c o s ()c o s (| ) ]|(s i n [30d)s i n ()c o s (2)s i n ()s i n (| ) ]|(s i n [30 1111zr rlr rr rzlXzr rlr rr rzlRllll   () 图 给出了共轴线排列的 耦合半波对称振子 (l1 = l2 = l = )互电阻和互电抗随距离的变化的曲线。 图中 s 是耦合对称振子相对的两个端点之间的距离。 从图中可以看出，随距离 s 增大，互电阻 R12和互电抗 X12的变化幅度逐渐减小。 图 图 给出了齐平排列的耦合半波对称振子 (l1= l2 = l = )互电阻和互电抗随间距 d1的变化曲线。 与共轴线排列的耦合对 称振子相似，随距离 d1增大齐平排列的耦合对称振子互电阻和互电抗的变化幅度也是逐渐减小。 无线系统中天线 特性分析软件的编制 12 图 齐平排列耦合半波对称振子的互电阻和互电抗曲线 如果齐平排列的两个对称振子之间的距离逐渐缩小直到接触到一起，就成了一个振子，这时可得对称振子的自辐射阻抗为 1000221111110002211111d)co s ()co s (2)co s ()co s ()](s i n [60d)s i n ()co s (2)s i n ()s i n ()](s i n [60 zr rlr rr rzlXzr rlr rr rzlRll   () 对于半波对称振子，其自辐射阻抗为 Z11 = R11 ＋ jX11 = + () 天线方向性系数与增益系数 方向性系数是表征天线辐射电磁波能量集中程度的参数，它与天线的方向特性和阻抗特性都有关系。 方向性系数是用来 表示天线 某一个方向集中辐 射电磁波程度（即方向性图的尖锐程度）的一个参数。 为了确定定向天线的方向性系数，通常以理想的非定向天线作为比较的标准。 任一定向天线的方向性系数是指在接收点产生相等电场强度的条件下，非定向天线的总辐射功率对该定向天线的总辐射功率之比。 按照上面的定义，由于定向天线在各个方向上的辐射强度不等，故天线的方向性系数也随着观察点的位置而不同，在辐射电场最大的方向，方向性系数也最无线系统中天线 特性分析软件的编制 13 大。 通常如果不特别指出，就以最大辐射方向的方向性系数作为定向天线的方向性系数。 定义 1．最大辐射强度与平均辐射强度之比。 定义 2．相同距离、 相同辐射功率条件下天线最大辐射方向的功率流密度与无方向性理想点源的功率流密度之比； 定义 3．相同距离、相同辐射功率条件下天线最大辐射方向的场强与无方向性理想点源场强的平 方之比。 000 )(),()( ),( 20200m a x PPMMPPMMPP rErErSrSUUD   () 把式 (1425)和式 (145)代入式 (1427)，可得       20 022m a x20 0m a xd d s i n),(4d d s i n),(4 1  ffUUD () 还可以用归一化方向性函数来计算方向性系数     20 0 2 d d s in),( 4 FD () 可以直接用辐射电阻来计算方向性系数，因为     20 0 22 d d s in),(302 fIPR () 由此可以得到，  RfD 2max120 () 还可以用有效长度和辐射电阻来计算方向性系数，因为 2 m a x ee llf   () 可以推出， 无线系统中天线 特性分析软件的编制 14 in2in2 )(30)(30  RlRlD eeM  () 需要注意的是上式中有效长度和辐射电阻以及 fmax 都是以相同的电流做参照的电气参数。 如，电流元的方向性系数 D = 22)/(80 )/(120  ll =； 半波对称振子方向性系数为 D =  =； 全波对称振子的方向性系数为 D = 19921202 =。 由于 000 )(),()( ),( 20200m a x PPMMPPMMPP rErErSrSUUD   60424 042212022202020*000 ErrErEHEPP   可以推出， r DPEDrErE MM  60),()( 0m a x  () 由（ ）式可知，式中的场强是最大辐射方向 (M,M)上的振幅值，当需要计算有效值的时候，把根号中的 60 改为 30 就行了。 天线的效率：辐射功率 P 与输入功率 Pin 之 比，即 inPPA  () 损耗功率：输入功率 Pin 与辐射功率 P 之差称为天线的  PPPl in () 天线的损耗功率是由导体电阻、介质漏电导以及其他因素引起的。 若以天线馈电点电流 Iin 做参照，则 无线系统中天线 特性分析软件的编制 15 2inin2inin2in inin 2 2 , 2 I PRI PRIPR ll   和 () 它们之间应有下面关系 ininin lRRR   () 注意，即使损耗是由天线导体所引起的，损耗电阻 Rlin 也不等于天线导体的直流电阻 R(导体 )。 由于天线导体直流电阻值 R(导体 )是在直流或均匀分布电流情 况下测出的，而一般情况下天线上的电流振幅分布 I(z)往往是不均匀的。 把式 ()和式 ()先后代入式 ()，可得 inininininlA RRRRR  () 提高天线的效率的两个途径： 1．降低损耗电阻 Rlin ， 2．提高辐射电阻 Rin。 天线的增益系数 平时也简称天线最大增益或天线增益。 指在最大场强方向上某点产生相等电场强度的条件下，标准天线（无方向）的总输入功率对定向天线总输入功率的比值，称该天线的最大增益系数。 它 是比天线方向性系数更全面的反映天线对总的射频功率的有效利用程度。 并用分贝数表示。 可以用数学推证，天线最大增益系数等于天线方向性系数和天线效率的乘积。 天线增益系数的定义方式与方向性系数的定义方式很相似。 000 )(),()( ),(20200m a xPPMMPPMMPP ininin rErErS rSU UG  () 假设天线的输入功率能够完全辐射到自由空间，则输入功率折合的假想的平均辐射强度为 439。 0 inPU  () 因为 inPPA  () 无线系统中天线 特性分析软件的编制 16 所以 AAUPU  039。 0 4   AA DUUUUG   0m a x39。 0m a x () 可见，增益系数 G 比方向性系数 D 更能完整地反映天线转换和辐射电磁功率的特征。 因为 GPDPDP inAin   ,所以天线在最大辐射方向上的辐射场还如下式所示， r GPr DPrE inm a x 6060)(   () 其中 F 是场强方向函数。 第 3 章 Matlab 开发软件 Matlab 介绍 MATLAB 是由美国 math works 公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。 它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（ 如C、 Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 MATLAB 和 Mathema。