準(zhǔn)光天線(xiàn)與天線(xiàn)雜談

東南大學(xué)毫米波國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室毫米波準(zhǔn)光理論與技術(shù)準(zhǔn)光天線(xiàn)之天線(xiàn)雜談2/6/2023什么是天線(xiàn)把導(dǎo)線(xiàn)上的電信號(hào)變成無(wú)線(xiàn)電波發(fā)射到空間…收集無(wú)線(xiàn)電波并產(chǎn)生電信號(hào)射頻工程師眼中的天線(xiàn)2天線(xiàn)輻射電磁波的基本原理導(dǎo)線(xiàn)載有交變電流時(shí)，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)短和形狀有關(guān).

當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)上的電流就大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。通常將上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導(dǎo)線(xiàn)稱(chēng)為振子。3在一個(gè)正弦時(shí)間周期內(nèi)：第一個(gè)T/4時(shí)間周期內(nèi)，正電荷達(dá)到最大值，電力線(xiàn)如最上面的圖第二個(gè)T/4時(shí)間周期內(nèi)，原始的3條電力線(xiàn)向前運(yùn)動(dòng)，負(fù)電荷產(chǎn)生新的電力線(xiàn)（虛線(xiàn)）負(fù)電荷遇到正電荷，中和，電力線(xiàn)閉合。剩下的半個(gè)周期是相同，但電力線(xiàn)方向相反的過(guò)程。天線(xiàn)輻射電磁波的基本原理4天線(xiàn)輻射電磁波的基本原理5天線(xiàn)的指標(biāo)輸入阻抗、頻帶寬度增益、極化、方向圖、波瓣寬度電性能機(jī)械性能口面大小天線(xiàn)高度平面型（低剖面）、立體型等等6各向同性天線(xiàn)與全向天線(xiàn)各向同性天線(xiàn)全向天線(xiàn)7天線(xiàn)與饋線(xiàn)的匹配饋線(xiàn)特性阻抗與天線(xiàn)輸入阻抗匹配，好天線(xiàn)？8天線(xiàn)是換能器天線(xiàn)是變換器天線(xiàn)是輻射器9換能器－（電磁能量）電磁能量存于何處？觀點(diǎn)1：存在于帶電體、磁鐵（石）及導(dǎo)體線(xiàn)路中觀點(diǎn)2：存在于電體、磁體及其周?chē)樱p）速的電荷才能產(chǎn)生電磁波，（亦可稱(chēng)變化的電流產(chǎn)生電磁波）輻射的電磁波帶走能量，能量守恒，電荷不是“永動(dòng)機(jī)”，能量來(lái)源？天線(xiàn)的作用是將饋源輸送的能量轉(zhuǎn)換為不受束縛的電磁波能量饋源輸入能量10天線(xiàn)周?chē)膬?chǔ)能從時(shí)域的角度觀察：信號(hào)上升沿，傳輸線(xiàn)上的導(dǎo)行波傳到天線(xiàn)上，一部分直接輻射出去，部分反射回去，另一部分則存儲(chǔ)在天線(xiàn)周?chē)碾娍剐詧?chǎng)中。信號(hào)下降沿，沒(méi)有能量傳到天線(xiàn)，存儲(chǔ)在天線(xiàn)周?chē)碾娍剐詧?chǎng)耦合到天線(xiàn)，成為反射波，一部分輻射出去成為自由電磁波。天線(xiàn)電抗的存在，導(dǎo)致天線(xiàn)周?chē)`了能量Q值、諧振頻率，諧振時(shí)的輸入阻抗寬帶天線(xiàn)的要求－減少電抗分量1112阻抗變換器1314天線(xiàn)阻抗控制電阻加載可以獲得很好的阻抗匹配，但輻射性能受到極大影響15寬帶結(jié)構(gòu)的阻抗變換16超寬帶天線(xiàn)的色散17色散效應(yīng)小的超寬帶天線(xiàn)18窄帶天線(xiàn)的阻抗匹配窄帶天線(xiàn)的阻抗具有電抗分量諧振時(shí)才能達(dá)到完全匹配諧振時(shí)且電阻分量等于饋線(xiàn)特性阻抗，則匹配，難度？天線(xiàn)諧振的說(shuō)法針對(duì)哪類(lèi)天線(xiàn)？19輻射器（1）射頻電流在哪些地方集中2021輻射器（2）天線(xiàn)的輻射方向估計(jì)天線(xiàn)的輻射方向與電流的變化方向正交22輻射器（3）天線(xiàn)上的電流滿(mǎn)足正弦分布（天線(xiàn)電尺寸不大）面積較大的物體，需要計(jì)及電流的路徑差（饋電點(diǎn)到源點(diǎn)）來(lái)估計(jì)其輻射特性偶極子天線(xiàn)，波導(dǎo)縫隙天線(xiàn)23天線(xiàn)增益與波瓣寬度反射面天線(xiàn)的波瓣與增益？24三種觀點(diǎn)的啟發(fā)換能器：近場(chǎng)與源耦合，從等效電路的觀點(diǎn)看，意味著存在電抗元件；對(duì)帶寬的影響，消除近場(chǎng)與源的耦合－寬帶、超寬帶天線(xiàn)雙導(dǎo)體型：細(xì)線(xiàn)偶極子天線(xiàn)，漸變縫隙天線(xiàn)單導(dǎo)體型：波導(dǎo)縫隙天線(xiàn)，喇叭天線(xiàn)變換器：天線(xiàn)結(jié)構(gòu)上的光滑連續(xù)漸變，有利于獲得寬帶、超寬帶特性。輻射器：分析天線(xiàn)上的電流分布、電場(chǎng)屬性，有助于判斷天線(xiàn)的輻射方向、極化及確定工程上安裝方式。25微帶貼片天線(xiàn)分析極化方向帶寬分析方向圖輸入阻抗26貼片天線(xiàn)結(jié)構(gòu)27貼片的電場(chǎng)分布28貼片表面電流兩側(cè)邊緣電流產(chǎn)生輻射嗎？偶極子天線(xiàn)29貼片天線(xiàn)的輸入阻抗貼片尺寸饋電點(diǎn)W=46mm,dfeed=9W=46mm,dfeed=15W=40mm,dfeed=930影響帶寬的基本因素基板厚度降低基板介電常數(shù)31增加貼片拓展帶寬并聯(lián)多個(gè)諧振電路32增