：电场强度 （V/m）
H ：磁场强度 （A/m）
自由空间相移常数： k ? ? ? 0?0 ? 2? ? ?rad m?
自由空间介电常数：
?0
?
1
36?
? 10?9
自由空间导磁系数： ? 0 ? 4? ? 10?7
?F m?
?H m?
场强的下标 r、θ、φ表示球坐标系中矢量的各分量
第1章 天线基础知识
写成矢量表达式为
? E? H
? ?
Er
? e?r
?
H? e?
? E? e?
?? ???
(1―1―2)
e?r、
e??、
? e?
分别为球坐标系中沿
r、θ、φ增
大方向的单位矢量。
根据距离的远近，必须分区讨论场量的性质。
第1章 天线基础知识
1.近区场
kr ?? 1 或 r ?? ? 2? 的区域称为近区
此区域内 1 ?? 1 ?? 1 kr (kr)2 (kr)3
9.天线分析、设计及仿真软件 （1）MATLAB
（2）CST MWS （3）HFSS
绪论
绪论
第1章 天线基础知识
1.1.1 电基本振子的辐射
z
电基本振子： 又称电流元，它是指一
段理想的高频电流直导线，
Er
?
H?
Ir
E?
lO y
其长度 l ?? ? ，半径 a ?? l，
?
振子沿线的电流 I 处处等幅同相。 x
jkr
dz l/2 '
? l /2
?
ez
? I0l 4? r
e?
jkr
? 引用直角坐标和球坐标的变换关系
? 可以得出关系式
Ar
?
Az cos?
?
?I 0le ? jkr 4?r
cos?
A?
?
? Az sin ?
?
?
?I0le? jkr 4?r
sin ?
A? ? 0
? 依据r H?来自1??0?
r A?
自适应天线、智能天线等。
绪论
通常按天线原理分为两大类：
线天线：用于长波、短波、超短波 面天线：用于微波
7.天线研究方法 (1)精确解法：求解麦克斯韦方程组
(2)近似解法：微扰法、变分法、迭代法、 几何光学法、几何绕射法
(3)数值解法：矩量法、有限元法
绪论
8.对天线的基本要求 (１) 具有一定的方向特性； (２) 较高的转换效率； (３) 能满足系统正常工作的频带宽度。
H?
?
Il
4?
sin? ?? j k
?r
?
1 r2
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Er
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Il
4?
2
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jkr
E?
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Il
4?
1
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sin ? ???? j
k2 r
?
k r2
?
1 j r3
????e? jkr
E? ? 0
(1―1―1)
第1章 天线基础知识
其中：
参考书：
1.《天线与电波》周朝栋，王元坤，杨恩耀 西安电子科技大学出版社 1994
2.《天线与电波传播》李 莉 科学出版社 2009
哪些地方需要天线？
中 波 广 播 天 线
移动通信基站天线
小灵通基站天线
手机天线
卫星通信天线
云 南 天 文 台 天 线
双频通信天线
舰载通信、雷达天线
雷 达 天 线
（２）将空间电磁波信号转换成高频电流能量 送给接收机。
绪论
3.天线的定义
天线是用来辐射或接收无线电波的装置。
4.天线辐射过程
天线在外加高频激励源的作用下，在其 周围激发起交变电场和磁场，这种交变的磁 场和电场周而复始地相互作用、相互转化， 形成电磁波，并以一定的速度向周围空间传 播出去。
绪论
5.天线有效辐射的条件
第1章 天线基础知识
本次课主要内容 1.绪论
(1)天线在无线电通信系统中的地位
(2)天线的定义、作用
2.电基本振子的辐射
(1)电基本振子辐射场表达式
(2)电基本振子的辐射特性（重点）
绪论
1.天线在无线电通信系统中的地位 天线是任何无线电通信系统都离不开的
重要前端器件。 2.天线的作用 （１）将发射机输出的高频电流能量转换成电 磁波辐射出去。
j??
? ? ?H
得到 ?
Er
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I 0l cos? 2??? 0
?k ??r 2
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1 jr 3
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?
jkr
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1 r2
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j
1 r3
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jkr
E? ? 0
第1章 天线基础知识
电基本振子在无限大自由空间中场强的表达式为
Hr ? 0 H? ? 0
e?
1
?r
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?rA? ??
?Ar ?
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er R
R2 sin?
r ? ? A?
? ?R
ＡR
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RＡ?
er? R ? ?? Rsin ?Ａ?
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H?
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j
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jkr
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H? ? 0
?由
? E?
1
本课主要内容
天线基础知识 常用天线 电波传播的基础知识 地面波传播 天波传播
视距传播 地面移动通信中接收场强的预测
课程要求
1.了解天线的基本特性和电参数； 2.掌握电波传播的基本概念； 3.掌握电波传播的基本特点和规律； 4.了解地面移动通信接收场强的预测方法。
教材：
《天线与电波传播》宋铮、张建华、黄冶 西安电子科技大学出版社 2003
忽略 1 项， e? jkr ? 1
r
第1章 天线基础知识
近区场表达式为
H? Er
? ?
Il sin ? 4?r 2
（1）天线激励源频率：要有合适的激励频率 （2）天线的几何形状：必须是开放系统
（3）天线的几何尺寸：要有一定的电长度
振 子
电场
磁场
电场 电波传输方向
磁场
电场
绪论
6.天线的分类 按用途：通信、广播电视、雷达、导航天线 按波长：中波、短波、超短波、微波天线 按状态：发射天线、接收天线、收发共用天线 按极化方式：线极化、圆极化、椭圆极化天线 按天线特色：超宽带天线、非频变天线、
? 电流分布
?
I ( x' , y' , z' ) ? I ez
? 矢量磁位可以表示成：
? A( x, y, z) ? u I ( x', y' , z' ) e? jkr dl '
4? l
r
? 根据 l ?? ? a ?? l
上式可以表示成
? ? ? r
A
x, y, z
?
ez
? I0 4? r
e?
电基本振子的辐射特性是研究更复杂天线辐射 特性的基础。
第1章 天线基础知识
首先建立模型，然后求其辐射场 z
电基本振子模型： 一段理想高频电流直导线，
P r θ
l ?? ? ，a ?? l ，
沿线电流等幅同相。
lO
x
φ
y P'
? ：为射线 OP与振子轴（ z轴）之间的夹角
? ：为OP在xoy平面的投影 OP′与x轴之间的夹角