天线论文

北京邮电大学天线与电波传播论文

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1.阐述线天线及面天线的分析方法,并结合具体天线进行说明。

答:线天线主要是指由半径远小于波长的金属导线构成的天线,主要用于长波、短波和超短波。常见的线天线包括对称振子、圆(或方)环天线、螺旋天线等。对线天线的分析,主要就是研究给定天线结构的方向和阻抗特性。面状天线主要是指尺寸大于波长的金属或介质面构成的,主要用于微波波段,主要包括喇叭天线、抛物面天线等。

对天线的分析主要使用叠加原理。天线的辐射符合叠加原理。 各种天线都可以分割成无限多个基本元,这些基本元上载有交变的电流或交变的磁流,每一个基本元上电磁流的振幅、相位和方向均假设是相同的,某一具体天线则由这些基本元按一定的结构连接而成。基本元是一种基本的辐射单元,实际辐射电磁波的天线可以看成是无穷多个基本元的叠加,如果掌握了基本元的辐射特性,可以按照电磁场的叠加原理,并根据各基本元的分布,得出各类天线的辐射特性。

基本元的类型可以分成三类。第一类是电流元,电流元上载有交变电流,又称为电基本振子;第二类是磁流元,磁流元上载有交变磁流,又称为磁基本振子,但实际上并不真正存在磁基本振子,利用电磁场对偶原理,磁基本振子可以由电基本振子对偶得出;第三类是面基本元,面基本元是构成面天线的基本单元。 (1)线天线。

线天线首先求出元电流(或称为电基本振子)的辐射场,然后找出线天线上的电流分布,线天线的辐射是元电流辐射的线积分。对线天线的分析主要是利用电基本振子的辐射场来进行抽象分析的。由于电基本振子的辐射场易于求出,并且线天线可以分割成无限段长度足够小的电流元,然后将每段电基本振子产生的辐射场积分即可求得线天线的辐射特性。

根据电磁场理论,可以得到电基本振子的辐射场。计算电基本振子的辐射场时,均采用球坐标,在球坐标系中电基本振子的电场和磁场为:

式(5.1)中,

是球坐标的3个自变量,I是电流振幅,

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是振子长

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