天线原理复习

Posted by kurimpoom on August 2, 2023

1. 惠更斯等效原理

  • 光学中的惠更斯原理

简要表述:

初级波源产生的波阵面上每一点都是次一级波的波源

各次级波源产生的场相干叠加形成次级子波以及绕射现象,这可以用来解释单缝衍射的现象。

  • 口径天线中的惠更斯等效原理

口径面上电场与磁场可以用口径面上的电流与磁流等效,二者产生相同的效果。

口径天线中的惠更斯等效原理就是我们可以用位于口径面上的电流和磁流产生的场来等效原来的场。即口径场是远场的源

  • 惠更斯辐射

根据惠更斯原理,将口径面s分割成面元ds,称为惠更斯辐射元。

惠更斯元是口径天线的基本辐射单元,这和线天线有点类似,对于线天线,我们把电流元看作基本单元。

2. 电长度

物理长度与电磁波波长之比为电长度。

3. 三种基本辐射元

电流元: 电流元是设想从实际的线电流上取出的一段非常短的直线电流。它的长度远小于工作波长,因而沿线各点的电流可视为相同(均匀分布),即I为常量。实际天线上的电流分布可以看作是由很多这样的电流元组成,因此电流元也常称为电基本振子 、电偶极子。

磁流元: 磁流元可以使用互耦原理由电流源导出,磁流元又称为磁基本振子或磁偶极子。

磁流元和电流元的场成对偶关系,并且磁流元的方向图与电流元的方向图形式相同,差别仅在于含轴平面对电流元是E面,而对磁流元是H面,垂直轴平面反之。

惠更斯元:惠更斯元就是面天线口径面上的一个小面元 d s = d x d y ,并且小面元上的电场和磁场都是均匀的。

4. 天线的分类

按照工作性质分:发射天线、接收天线、收发共用天线等;

按照用途分:通信天线、广播天线、电视天线、雷达天线、导航天线、测向天线等;

按照外形分:线状天线、面状天线(如喇叭天线、抛物面天线)等;

按照极化方式分:线极化天线(线极化又可以分为垂直极化、水平极化和±45°极化等)、圆极化天线(圆极化又可以分为左旋圆极化和右旋圆极化)、椭圆极化等;

按方向性分类:全向天线、定向天线等;

按频带特性分类:窄带天线、宽带天线和超宽带天线等;

按工作波段分类:长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线等;

按天线上电流分布分类:行波天线、驻波天线;

按载体分类:车载天线、机载天线、星载天线、弹载天线等;

此外,还有各种阵列天线以及一些新型天线,如微带天线、智能天线、有源天线等。