GB T 14733.10-1993 电信术语 天线.pdf
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1、中华人民共和国国家标准电信术语天线发布实施国家技术监督局发布中华人民共和国国家标准电信术语天线国家技术监督局批准实施主题内容与适用范围本标准规定了有关天线方面的术语及其定义其范围主要包括由不同构成方式和电特性或辐射特性而定义的各种类型的天线和天线单元以及与天线相关的器件等方面的术语在本标准中除另有规定外所有天线术语一律是按用作发射时的类型和特性下定义的本标准适用于微波通信卫星通信和其他无线电通信领域符号圆括号圆括号的使用范围除的规定以外另做如下规定用作解释或说明词义的可有可无部分表明术语的全称或简称术语天线及天线组件的基本术语天线无线电发射或接收系统中辐射或接收无线电波的部分它为发射机或接收机
2、与传播无线电波的媒质之间提供所需要的耦合注在实用中对天线的终端或者对被认为是天线与发射机或接收机之间的接口应予以规定如果发射机或接收机由馈线接到天线则可将该天线认为是传输线引导的无线电波和空间的辐射波之间的换能器天线系统天线连同为实现它的正常功能所必需的机械和电气部件多天线系统一组天线连同为实现它们的正常功能所必需的机械和电气部件辐射单元一副天线的基本单元用来承受直接产生辐射方向图的射频电流或场注一副天线可以包含一个或多个辐射单元辐射单元可以是受激励的或不受激励的天线的某些部件例如支柱可能产生扰乱所需要的天线辐射的寄生射频电流或场阵天线阵由一些通常是相同的但并非必须相同且具有相同极化的辐射单元
3、构成的天线通过对它们适当地排列和激励可得到一个既定的辐射方向图直线阵辐射单元的各对应点在一直线上的阵平面阵辐射单元的各对应点在一平面内的阵圆锥形阵由一些相同辐射单元构成的天线其中各单元的对应点位于一圆锥面上圆柱形阵由一些相同辐射单元构成的天线其中各单元的对应点位于一圆柱面上球形阵由一些相同辐射单元构成的天线其中各单元的对应点位于一球面上圆形阵由一些相同辐射单元构成的天线其中各单元的对应点位于一圆周上平镶天线嵌装在一机构表面或一运动体表面内且不影响该表面形状的天线共形天线一种与安装体表面共形的天线其形状主要不取决于电磁性能而是根据气体动力学和流体动力学等方面的考虑来决定的共形阵一种与安装体表面共
4、形的阵其形状主要不取决于电磁性能而是根据气体动力学或流体动力学等方面的考虑来决定的天线子阵天线阵的基本部分通常由同一分支馈线馈电的那些单元组成辐射单元的盘由辐射单元阵和支撑它的反射平面构成的刚性装置阵的馈源在天线阵中将受激单元连接到阵输入口的传输线和相关部件的装置天线的电特性或辐射特性无功近场区感应场区直接围绕天线的空间区域其中体现天线与周围媒质间无功能量交换的电磁场分量占支配地位远场区电磁场的角分布基本上与离天线的距离无关的天线场区注在远场区无功场能量的交换可忽略电磁场分量的幅度与天线距离成反比如天线的最大总尺寸大于波长则通常取离天线的距离大于处为远场区弗朗和费区在区域内沿天线波束轴的每一点
5、上由天线各单元或天线子区所发射出的任何指定场分量的相位差很小可认为是同相的场区注如果弗朗和费区的外边界趋近于无穷远它就和远场区一致并且称该天线聚焦于无穷远辐射近场区在无功近场区及远场区之间的空间区域其中代表能量传播的电磁场分量是主要分量并且在此区域内电磁场的角分布随离开天线的距离而变化注如果天线的最大总尺寸不大于波长则实际上就不大可能区别出辐射近场区菲涅耳区弗朗和费区的邻区注如果弗朗和费区的外边界趋近于无穷远则菲涅耳区和辐射近场区一致菲涅耳区的范围取决于天线的电尺寸二次辐射再辐射导电体或介质受无线电入射波激励所产生的并叠加于入射波上的辐射在一给定方向上的天线极化发射时指在远场区及给定方向天线所
6、辐射的波的极化接收时指从给定方向入射的给定功率密度的平面波的极化它在天线端产生最大可用功率注如未规定方向则假定为最大发射或接收功率的方向极化匹配从给定方向入射于天线的平面波其极化与该方向接收天线的极化相同时的状态场强距离乘积发射天线在其远场区给定方向的任一点所产生的电场矢量与该点到天线的距离的乘积注在距离为处用表示的场强在数量上等于以伏为单位的场强距离乘积值在任何给定方向的场强距离乘积视天线电特性及馈给的功率而定在任何给定方向场强距离乘积与距离无关特定的场强距离乘积当供给天线的功率为在给定的方向所产生的场强距离乘积辐射方向图表征天线辐射量在空间的分布注最常考虑的是在远场区的分布表征辐射的量如电
7、磁场的一个规定分量的大小和相位或场强距离乘积辐射强度方向性绝对增益或相对增益等辐射方向图的数学表达式用空间坐标表示的天线辐射方向图的数学函数辐射方向图面径向矢量的末端所描述的面矢量的大小与天线在恒定距离上该矢量方向所产生的场强大小成比例注最常考虑的是远场区的辐射方向图面辐射方向图的图示法天线辐射方向图的图形表示法注辐射方向图可以是以离天线为一给定距离处的远场分量值作为函数描绘的球面直角坐标或球面极坐标曲线或是离天线为一给定距离处的远场分量的等值线阵因子一个倍乘因子如果各辐射单元是全等的平移各辐射单元在阵中的辐射方向图可假定是相同的那么当将此倍乘因子与单个辐射单元的方向图相乘时它能给出整个阵的辐
8、射方向图注阵因子可以认为是阵单元为各向同性辐射体时天线阵的辐射方向图相位方向图天线所产生的一规定场分量的相位在空间相对于一给定参考相位的分布注远场区内的相位通常在球面上确定球心是相对于天线而定的相位方向图的数学表达式用空间坐标表示的天线相位方向图的数学函数相位方向图的图示法天线相位方向的图形表示法相位中心与天线有关的一个点的位置该点如果存在那么以它为球的或圆的中心则远场区内的给定场分量至少在有显著辐射的部分球面上或圆弧上其相位基本保持不变注根据圆所在的平面某些天线有不同的相位中心天线的同极化方向图对应于所设计的天线极化的辐射方向图天线的正交极化方向图对应于和同极化方向图正交的极化的天线辐射方向
9、图天线的极化去耦比天线的正交极化鉴别率在同一方向上所设计的天线极化辐射的场分量与对应的正交极化辐射的场分量之比通常以分贝表示辐射瓣辐射方向图的一部分以较低值为界其中无非常显著的凹点主瓣对所需极化包含辐射强度最大值方向在内的天线辐射瓣副瓣除主瓣以外的任何辐射瓣背瓣其轴与主瓣轴的前向大约成角度的副瓣也就是和最大辐射强度方向相反的半空间的辐射瓣旁瓣除背瓣以外的任何副瓣旁瓣电平对一规定极化而言对于一规定的极化旁瓣内最大辐射值与参考瓣内最大辐射值之比通常以分贝表示注如未作规定则参考瓣即为主瓣旁瓣抑制降低旁瓣电平的任何方法操作或调节天线的主射束波束定向天线的主瓣或主瓣内所含的辐射注射束的概念通常应用于较高
10、增益的天线方向零点在天线辐射方向图内特定的非常显著的最小点天线的射束轴天线射束的一个方向在此方向辐射强度最大或可认为是射束的对称轴射束宽度在射束或天线辐射瓣中包括最大辐射强度的一平面内两个方向之间的角度在此二方向上对规定极化的辐射强度为该平面内最大值的一给定分数值注一般最常用的射束宽度为确定主瓣的两最小值间的角度或该主瓣的半功率点之间的角度天线的电的视轴由天线的辐射特性决定的天线轴例如圆锥扫描或单脉冲天线系统的零值方向或高定向天线的射束轴天线的参考视轴供校准电的视轴参考之用而建立的天线轴天线的视轴误差电的视轴对规定参考视轴的角度偏差偏斜射束轴或方向零点对一规定轴如口面的垂直方向所需的射束轴方向
11、或天线的方向零点稍有偏离的一种天线特性偏斜角天线射束轴或方向零点偏离规定参考轴的角度来自给定方向辐射源的辐射强度在给定方向和远场区内天线每单位立体角的辐射功率注辐射强度以每球面度的瓦数表示对于极化波辐射强度可以认为是两个正交极化分量辐射强度之和给定方向上天线的方向性系数给定方向上天线的方向性天线在给定方向的辐射强度与在空间所有方向平均辐射强度之比通常以分贝表示注如方向未给定则指最大辐射方向方向性系数与天线损耗无关如天线无损耗它就等于相同方向的绝对增益给定方向上天线的绝对增益天线在给定方向的辐射强度与在输入功率相同的情况下假定天线向空间所有方向均匀辐射时的辐射强度之比通常以分贝表示注如方向未给定
12、则指给定天线最大辐射强度的方向如天线无损耗则给定方向上天线的绝对增益在数值上和它的方向性系数相同对给定极化时天线的部分增益在给定方向对一给定极化的那一部分辐射强度与在输入功率相同时的情况下假定天线向空间所有方向均匀辐射时的辐射强度之比通常以分贝表示注如方向未给定则指给定天线最大辐射强度的方向对任何两个正交极化天线的绝对增益等于以功率比表示的部分增益之和对参考天线的天线相对增益一给定天线在指定方向的增益与极化相同的参考天线最大绝对增益之比通常以分贝表示注如方向未给定则指给定天线辐射强度最大的方向无损耗半波偶极子基本电偶极子或极短垂直单极子经常用作参考天线对给定极化和给定方向的天线部分有效面积在给
13、定方向接收天线终端的有用功率与从该方向以规定的极化入射到天线的平面波的功率通量密度之比注如方向未给定则指对应于最大有用功率的方向在自由空间对一给定极化和给定方向天线用于接收时的部分有效面积和该天线用于发射时的部分增益的相互关系由下式表示式中为波长给定方向天线的总有效面积在给定方向接收天线端的有用功率与从该方向入射到天线的平面波的功率通量密度之比平面波的极化与天线的极化匹配注如方向未给定则指对应于天线端最大有用功率之方向总有效面积是天线的任何两正交极化的部分有效面积的总和在自由空间当天线用于接收时在给定方向的有效面积和该天线用于发射时在给定方向的绝对增益的相互关系由下式表示式中为波长当口面照射函
14、数中的幅度和相位都是均匀的且给定方向与口面垂直则无损耗天线的辐射口面的总有效面积等于它的几何面积天线的散射截面当各向同性辐射体产生的辐射强度等于从一给定的接收天线在规定方向再辐射的辐射强度时各向同性辐射体所应辐射的总功率与按规定极化和传播方向入射的平面波的功率通量密度之比天线的后散射截面方向与入射波传播方向相反的接收天线的散射截面天线的口面靠近天线且与最大辐射强度方向垂直的平面表面大部分辐射功率通过此表面口面照射函数给出天线口面每点上的电磁场幅度相位及极化分布的数学表达式照射图形天线口面上电磁场分布的图形表示口面上场的锥削分布在口面上口面照射量值由中心向边缘递减的一种电磁场分布口面照射效率在总
15、辐射功率相同的情况下天线在规定口面照射时的峰值方向性系数与极化幅度及相位均匀照射时的峰值方向性系数之比口面天线的天线效率对一规定口面照射的口面型天线其最大总有效面积与口面的几何面积之比溢失功率反射器天线中从馈源向反射器辐射但未被反射器截获的那一部分功率溢失因数反射器天线中反射器截获的功率与馈源向反射器辐射的功率之比注如果天线包括一连串的反射器则要考虑每一反射器的溢失因数口面阻挡位于到达或离开天线辐射单元或口面的射线路径中的天线部件所造成的遮挡效应注例如馈源副反射器或支撑构件对于对称的反射器天线将产生口面阻挡反射器天线中的口面阻挡因数由于馈源支柱及副反射器等天线部件的遮挡效应引起的反射器天线有效
16、面积相对减少的比值天线的辐射效率天线辐射的总功率与馈入它的净功率之比给定方向的等效各向同性辐射功率施加到天线的功率与在给定方向上天线的绝对增益的乘积给定方向的有效辐射功率施加到天线的功率与在给定方向上相对于半波偶极子的天线相对增益的乘积注通常使用等效各向同性辐射功率这一概念而不用有效辐射功率这个概念给定方向的有效单极子辐射功率施加到天线的功率与给定方向上相对于垂直一短天线的天线相对增益的乘积接收天线的噪声温度通常以一电阻的绝对温度表示该电阻每单位带宽的有效热噪声功率等于安装和工作于规定状态及规定频率下的天线在其输出端口的噪声功率注天线噪声温度取决于天线固有噪声和外来源的噪声品质因数对天线而言指
17、天线的绝对增益与在规定频率和规定工作状态下换算到天线端的噪声温度之比对天线和接收系统而言指天线的绝对增益与在规定频率和规定工作状态下换算到天线端的天线和接收系统的噪声温度之比注通常比以表示天线电流在每一辐射单元都可认为是一根单导线的天线上某一指定点的总电流指定点通常是馈电点或电流驻波的最大点天线中电流的正弦波形分布在每一辐射单元都可认为是一根单导线的天线上电流幅度为距离的正弦函数的假想电流分布天线波长在天线上或在辐射单元上两相邻电流节点间距的倍该辐射单元可认为是一根单导线且在其上有驻波存在辐射单元的电长度用天线波长表示的辐射单元的长度波长缩短因子真空中的波长与天线波长之差除以真空中的波长之商用
18、百分数表示辐射单元的冷点在辐射单元上可以认为是处于地电位或支架电位的点天线输入阻抗天线在馈电点端子上呈现的复阻抗注若给出其相对于一规定的参考阻抗的相位则天线阻抗可通过其馈线上的反射系数或驻波比来描述天线输入导纳天线在馈电点端子上呈现的复导纳注若给出其相对于一规定的参考导纳的相位则天线导纳可通过其馈线上的反射系数或驻波比来描述天线单元的互阻抗下述线性方程组中的系数其中它表示天线各辐射单元端子上的电流与对应电压的关系而不论是否对其馈电天线单元的自阻抗下述线性方程组中的系数其中它表示天线各辐射单元端子上的电流与对应电压的关系而不论是否对其馈电天线的辐射电阻天线辐射的总功率与给定点上天线电流有效值的平
19、方的比值给定点通常为馈电点或电流驻波最大点天线的有效长度天线的有效高度在接收平面波的线性极化天线端子上所形成的开路电压值与电场强度在天线极化方向上的分量值之比镜像天线和真实天线对称于一平面的假想天线在对称点上流过的电流其瞬时值与真实电流相同而电流方向则为当垂直于此对称面时与真实电流方向相同当平行时则相反注如平面为良导体而且尺寸为无限大则真实天线和镜像天线的组合在平面之上所产生的辐射方向图与真实天线和平面的组合所产生的辐射方向图相同天线的带宽天线的频带宽度在此频带范围内所规定的天线特性其变化不超出规定的限度注天线特性包括输入阻抗方向性系数辐射方向图或相位方向图等多端口天线的隔离比多端口天线的一个
20、端口上的入射功率与该入射功率在其他端口上所产生的可用功率之比通常以分贝表示天线对两接收电波之间的分辨率在接收天线端从所需的电磁波获得的有用功率与从不需要的电磁波所获得的可用功率之比这两个电磁波的场强相同但其他一些规定的特性如传播方向极化和信号频率等不同超方向性当一天线的方向性显著地超过口面尺寸与该天线相同但口面照射为均匀时得到的方向性或当一天线阵的方向性显著地超过该阵各单元均匀地受激励时得到的方向性时所出现的状态注只要电流幅度和相位或口面上的电磁场在比波长短的距离内迅速变化经常能获得超方向性但却会导致非常低的效率而无实用性由电特性或辐射特性定义的各种类型的天线各向同性辐射器一无损耗的假想天线它
21、在所有方向具有相同的辐射强度并便于作为表示实际天线方向特性的参考定向天线在规定方向比其他方向有显著高或低的辐射强度的天线方向零点天线在辐射方向图内具有一个或多个方向零点的定向天线零点可控天线一般可用电气手段控制其辐射方向图中一个或多个零点的方向零点天线单极化无线只能发射或接收一种规定极化无线电波的天线双极化天线能同时发射或接收两个独立的正交极化无线电波的天线给定平面内的全向辐射天线对规定极化而言在给定平面内辐射强度基本上是无方向性的天线通常以水平面为给定平面边射阵最大辐射方向分别垂直于或几乎垂直于阵的轴线或阵平面的线性阵或平面阵注引伸而言对最大辐射方向垂直于口面的天线也可应用边射一词端射阵最大
22、辐射强度方向沿着阵轴线的线性阵注引伸而言对沿着辐射最大方向呈伸长形的天线也可应用端射一词背射天线带有馈源的天线馈源由一个或多辐射单元和一个反射器单元组成此反射器照射紧挨着的另一反射器从而使天线具有开口谐振器的功能辐射则从谐振器开口即从馈源相反的方向发出旋转场天线一全向辐射天线在水平面内任何方向上该天线相位方向图的值实际上等于表征此方向的角度赋形射束天线按既定辐射方向图设计的天线该方向图与根据均匀幅度和均匀相位的口面照射而得出的天线辐射方向图有显著的区别等强度线射束天线一种赋形射束天线它的设计是使其射束与一给定表面相遇时入射到该表面上的等功率通量密度线形成一特定的等强度线扇形射束天线射束横截面的
23、最大和最小尺寸相比具有高比值的一种天线獭尾形射束天线射束在水平面内的宽度比在垂直平面内的要宽得多的一种扇形射束天线笔形射束天线具有窄射束的一种天线射束的横截面近乎为圆形余割平方射束天线在一平面里其辐射方向面图中的部分辐射强度与从规定方向所测得的角度余割平方成正比的一种赋形射束天线注应用于雷达时平面是垂直的角度是从水平方向测量的因而对出现在同一高度上有相同后散射截面的目标不论远近如何都给出相同的响应多射束天线有几个独立端口同时有几个不同辐射方向图且与端口一一对应的一种天线方向可控射束天线主瓣方向可以改变的一种天线改变的方法是控制不同单元的激励或是采用除使整个天线运动以外的其他机械手段相控阵天线一
24、种可控射束天线其射束方向或辐射方向图主要靠阵内不同辐射单元的相对激励相位来控制扫描天线射束有规则地对某一扇形空域扫描的一种天线多模天线通常为电磁喇叭型天线其口面由两个或多个波导型传播模照射注当需要近乎相同的面和面辐射方向图时常采用这种天线型式抗干扰阵辐射方向图可予以调节以便降低或消除带内干扰或干涉的一种接收阵可逆天线利用改变馈电装置可使主瓣方向反向的一种定向天线对分天线由两组具有相同辐射特性的辐射单元构成的一种天线对这两组辐射单元可并联馈电或单独馈电注采用这种天线当其中一组发生障碍时另一组仍能继续发送回转阵天线可将主瓣轴与阵对称面的夹角经常调得很小的一种可调平面阵宽带无线在一宽的射频范围内其特
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