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微带天线顶级教程
微带天线
§6.1缝隙天线
缝隙天线:
开在波导或谐振腔上缝隙,用以辐射或接收电磁波。
6.1.1理想缝隙天线
理想缝隙天线:
开在无限大、无限薄的理想导体平面上的直线缝隙,用同轴传输线激励。
假设位于
平面上的无限大理想导体平面上开有宽度为
(
)、长度
的缝隙。
缝隙被激励后,只存在垂直于长边的切向电场,并对缝隙的中点呈对称驻波分布,其表达示为:
---缝隙中间波腹处的场强值。
缝隙相当于一个磁流源,由电场分布可得到等效磁流密度为:
等效磁流强度为:
也就是说,缝隙可等效成沿Z轴放置的、与缝隙等长的线状磁对称阵子。
根据对偶原理,磁对称阵子的辐射场可由电对称阵子的辐射场对偶得出。
对于电对称阵子,电流分布为:
辐射场表达式:
由此得到
半空间,磁对称阵子的辐射场为:
在
的半空间,电场和磁场的符号与上式相反。
理想缝隙与电对称阵子:
1)理想缝隙与电对称阵子为互补天线;
2)方向性相同,其方向函数为:
3)场的极化不同,H面、E面互换,理想缝隙E面无方向性,对称阵子H面无方向性;
4)二者辐射阻抗、输入阻抗乘积为常数,即:
辐射电阻
辐射阻抗
输入阻抗
任意长度的理想缝隙天线的输入阻抗、辐射阻抗均可由与其互补的电对称阵子的相应值求得。
例如,半波对称阵子的辐射阻抗为
,理想半波缝隙天线的辐射电阻应为:
由于谐振电对称阵子的输入阻抗为纯阻,因此谐振缝隙的输入阻抗也为纯阻,并且其谐振长度同样稍短于
,且缝隙越宽,缩短程度越大。
6.1.2缝隙天线
最基本的缝隙天线是开在矩形波导臂上的半波谐振缝隙,如下图所示。
1)波导壁电流分布
波导内传输的主模为
模,波导壁上有横向和纵向电流分量,见上图。
横向电流沿宽边呈余弦分布,中心处为零;纵向电流沿宽边呈正弦分布,中心处最大。
波导窄壁上只有横向电流,且沿窄边均匀分布。
2)波导缝隙
辐射缝隙:
缝隙切断电流线,中断的电流线以位移电流的形式延续,缝隙因此受到激励,波导内传输的功率通过缝隙向外辐射,见图中的a,b,c,d,e。
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