第21-2讲天线特性理论分析..docxVIP

天线特性理论分析天线的分析方法：天线的理论分析是建立在电磁场理论分析的基础上的，求解天线问题实质上就是求解满足特定边界条件的麦克斯韦方程的解，其求解过程是非常繁琐和复杂的。麦克斯韦方程组 针对实际的天线工程中的设计，具体采用的思路是既有严格的概念，也有近似的处理，甚至依靠数值分析软件进行计算机辅助设计。 电波传播的主要研究领域是：电磁波与传播媒质的相互作用及其在有关电子系统工程和环境探测研究中的应用。电波传播研究的基本问题是：不同频段的电 波 ，通 过各种自然环 境（包括某些人为环境）媒质的传播效应及其在时、空、频域中的变化规律。电波传播在很大程度上也是一门实验性科学，需要在长期大量的实测积累和应用实践中不断完善和发展。 尽管各类天线的结构、特性各有不同，但是分析它们的基础却建立在电、磁基本振子的辐射机理上。 电、磁基本振子作为最基本的辐射源，它们的基本性质已在“电磁场”课程中作过介绍。此处再给予简要的回顾。 电基本振子Electric Short Dipole又称电流元它是指一段理想的高频电流直导线，其长度l远小于波长λ，其半径a远小于l，同时振子沿线的电流I处处等幅同相。用这样的电流元可以构成实际的更复杂的天线，因而电基本振子的辐射特性是研究更复杂天线辐射特性的基础。 电基本振子线状天线的基本分析方法: A、将线状天线分割成许多个小的线元，则每个小线元可看成一个电基本振子;B、根据电磁场叠加定律，将每个电基本振子在观察点产生的辐射场叠加起来，即得线状天线的辐射场。 基本元的辐射无论是线天线或面天线都可分割为无限多个基本元 , 在这些基本元上载有交变电流( 或磁流 ) 或交变的电流和磁流。在每一个基本元上的电磁流的振幅、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形式拼接而成。当然 , 各个元上的电磁流的振幅、相位和方向可能是不相同的 , 具体的分布形式由天线的几何形状、尺寸以及 激励条件而定。如果我们掌握了基本元的辐射特性 , 则可按电磁场的叠加原理 , 考虑到各个元上电磁流的振幅、相位和方向在空间的分布 , 则可得出各类天线的辐射特性。如下图所示：在电磁场理论中，已给出了在球坐标系原点O沿z轴放置的电基本振子在无限大自由空间中场强的表达式为 讨论：近区场 r 特点：1、近区场电磁场随时间变化，表达式相同；2、近区场电磁场之间存在相位差3、电场能与磁场能之间互相转换，而没有辐射，又称感应场4、场随R增大而循序减少。远区场 磁基本振子