微带天线顶级教程.docx

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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。