第5章 缝隙天线与微带天线VIP免费

第第55章章缝隙天线与微带天线缝隙天线与微带天线制作：唐慧制作：唐慧主讲：唐慧主讲：唐慧《电波与天线》《电波与天线》本章内容5.1缝隙天线5.2微带天线5.1缝隙天线理想缝隙天线是开在无限大、无限薄的理想导体平面上(yOz)的直线缝隙，可以由同轴传输线激励。缝隙的宽度w远小于波长，而其长度2l通常为λ/2。5.1.1理想缝隙天线坐标图yz2l£½¡Þ无论缝隙被何种方式激励，缝隙中只存在切向的电场强度，电场强度一定垂直于缝隙的长边，并对缝隙的中点呈上下对称的驻波分布，即()sin[(]myEzEklze0sin[()]mxmzJnEEklzeyz2l£½¡Þ在x>0的半空间内，缝隙相当于一个等效磁流源，其等效磁流密度为辐射场缝隙最终可以被等效成一个片状的、沿z轴放置的、与缝隙等长的磁对称振子。对于x>0的半空间内，其等效磁流强度为2sin[()]mmIEklzllEd讨论远区的辐射问题时，可将缝隙视为线状磁对称振子，根据与全电流定律对偶的全磁流定律根据电磁场的对偶原理，磁对称振子的辐射场可以直接由电对称振子的辐射场对偶得出为cos(cos)cos()sincos(cos)cos()sinmjkrmmjkrmEklklEjeerEklklHjeer在x<0的半空间内，由于等效磁流的方向相反，因此电场和磁场表达式分别为上两式的负值。通常称理想缝隙与和它对偶的电对称振子为互补天线，因为它们相结合时形成单一的导体屏而没有重叠或孔隙。它们的区别在于场的极化不同：H面（通过缝隙轴向并且垂直于金属板的平面）、E面（垂直于缝隙轴向和金属板的平面）互换。理想缝隙与和它对偶的电对称振子具有相同的方向性，其方向函数为cos(cos)cos()sinklklf方向性理想半波缝隙天线(2l=λ/2)，H面方向图如右图所示，而其E面无方向性。缝隙的场矢量线分布图(a)电力线；(b)磁力线°ë²¨·ì϶ÌìÏßµÄHÃæ·½Ïòͼzyx£¼0x£¾0半波缝隙天线的H面方向图例以缝隙波腹处电压值Um=Emw为计算辐射电阻的参考电压，则2,,12mrmrmuPR理想缝隙天线辐射电阻若理想缝隙天线与其互补的电对称振子的辐射功率相等，则60emmUI缝隙的辐射功率缝隙辐射电阻缝隙波腹处电流值因为电对称振子的辐射功率Pr,e与其辐射电阻Rr,e的关系为2,,12eremrePIR推导出理想缝隙天线的辐射电阻与其互补的电对称振子的辐射电阻之间关系式：2,,(60)rmreRR因此，理想半波缝隙天线的辐射电阻为2,(60)50073.1rmR理想半波缝隙天线的辐射电导Gr,m≈0.002S和半波振子类似，理想半波缝隙天线的输入电阻也为500Ω，该值很大，所以在用同轴线给缝隙馈电时存在困难，必须采用相应的匹配措施。理想缝隙天线输入电阻任意长度的理想缝隙天线的输入阻抗、辐射阻抗均可以由与其互补的电对称振子的相应值求得。由于谐振电对称振子的输入阻抗为纯阻，因此谐振缝隙的输入电阻也为纯阻，并且其谐振长度同样稍短于λ/2，且缝隙越宽，缩短程度越大。辐射阻抗Zr,mZr,e=(60π)2输入阻抗Zin,mZin,e=(60π)2辐射电阻2,,(60)rmreRR理想缝隙天线和与其互补的电对称振子最基本的缝隙天线是由开在矩形波导壁上的半波谐振缝隙构成的。由电磁场理论，对TE10波而言，在波导宽壁上有纵向和横向两个电流分量，横向分量的大小沿宽边呈余弦分布，中心处为零，纵向电流沿宽边呈正弦分布，中心处最大；而波导窄壁上只有横向电流，且沿窄边均匀分布。5.1.2缝隙天线缝隙配置与电流分布ahgbfedc如果波导壁上所开的缝隙能切割电流线，则中断的电流线将以位移电流的形式延续，缝隙因此得到激励，波导内的传输功率通过缝隙向外辐射，这样的缝隙也就被称为辐射缝隙。当缝隙与电流线平行时，不能在缝隙区内建立激励电场，这样的缝隙因得不到激励，不具有辐射能力，因而被称为非辐射缝隙。缝隙类型ahgbfedc缝隙g虽然与纵向电流平行，但是其旁边设置了电抗振子h，电抗振子是插入波导内部的螺钉式金属杆，由于该螺钉平行于波导内部的电场，因此被感应出的传导电流流向螺钉底部处的波导内壁而形成径向电流，于是纵缝g可以切断其中的一部分而得到激励。ahgbfedc*受激励的波导缝隙形成了开在有限金属面上的窄缝。当金属面的尺寸...