天线原理与设计5.ppt

UESTC 天线原理与设计 阮成礼 电子科技大学 主要内容 习题讲解 椭圆V-锥天线 习 题-Hertz偶极子 与Hertz偶极子比较，讨论对称振子的方向图与Hertz偶极子方向图有何不同？ 重点理解： 电流分布不同将形成不同的方向图。 Hertz偶极子 Hertz偶极子：理想化电流元 长度远远小于波长 直径趋近于零，电流丝 均匀电流分布 从中心馈电 Hertz偶极子 Hertz偶极子 对称振子 对称振子 与Hertz偶极子比较 相同： 直径趋近于零，电流丝 从中心馈电 不同： 长度与波长可比 电流非均匀分布 对称振子 习题-电小天线的宽带技术 无论是电小偶极子天线还是电小环天线其带宽都是非常窄的。要增加电小天线的带宽，可以从以下几方面考虑 新原理天线； 采用参差调谐的概念来展宽频带； 采用电振子和磁振子互补的概念来扩展频带； 加大阻尼，用牺牲效率的办法来换取一定频带的工作带宽。 电小天线的宽带技术 新原理天线： 创新是扩展天线带宽的最重要、最有用的技术手段； 天线是从传输线演变而来，带有传输线的固有特性； V-锥天线等新型天线是最好的电小天线。 电小天线的宽带技术 采用参差调谐的概念来展宽频带： 利用电路原理扩展天线频带宽度； 谐振回路数有限（3~5个）； 在微带天线上有很好的应用成果。 电小天线的宽带技术 采用电振子和磁振子互补的概念来扩展频带： 电小天线有电容性和电感性两类，天然具有互补特性； 几何结构上互补的天线，电特性上也有互补特性； 电小天线的输入电抗变化陡峭，互补作用有限。 电小天线的宽带技术 加大阻尼，用牺牲效率的办法来换取一定频带的工作带宽： 这是最后的办法，一般不推荐电阻加载； 对各种天线都有效； 加载电阻匹配改善，效率降低。 习题-V-锥天线的应用 马刀式天线是机载电子系统常用天线，试给出它的理论模型。 V-锥天线的应用 马刀式天线是机载电子系统常用天线，试给出它的理论模型。 V-锥天线的应用 马刀式天线是机载电子系统常用天线，试给出它的理论模型。 V-锥天线的应用 马刀式天线是机载电子系统常用天线，试给出它的理论模型。 V-锥天线的应用 马刀式天线是机载电子系统常用天线，试给出它的理论模型。设 V-锥天线的应用 通过加载方式改善其输入阻抗特性。 电容耦合双折合Bowtie天线 V-锥天线的应用 有圆V-锥天线， 试求解其输入阻抗？当 角改变时对输入阻抗的影响如何？ V-锥天线的应用 对称圆V-锥天线输入阻抗与圆锥角无关； 辐射面的张角 时，由公式 非对称圆V-锥天线 非对称圆V-锥天线 椭圆V-锥天线 对称结构椭圆V-锥天线，其辐射臂位于椭圆任意对称位置。金属辐射臂仅仅是角坐标(θ,φ) 的函数，而与径向坐标r 无关。 两金属辐射臂分别位于 (a) 方位 和(π- )处，两金属辐射臂以yz坐标面为对称； (b) 方位 和– 处, 以xz坐标面为对称； (c) 方位 和(π+ )处, 以 z轴为对称。 普遍模型 角形结构天线，只有TEM波存在，则用共形变换方法可以得到椭圆V-锥天线的严格解。 这三种椭圆V-锥天线是普遍模型： 当模数k→0时, 椭圆V-锥天线变为V-形三角板天线，也称为Bowtie天线； 当模数k→1时, 椭圆V-锥天线变为圆截面V-锥天线。 球锥坐标系 球锥坐标系 球锥坐标系 球锥坐标系 椭圆V-锥天线 Helmholtz方程 在球锥坐标系中Helmholtz方程的形式为 二维波方程 辐射电磁场都是球面波形式 映射 这是一个 平面上的Laplace 方程。 映射 第一类椭圆V-锥天线 EVA1映射描述 以yz坐标面为对称的椭圆V-锥天线(EVA1)： 辐射臂位于 和 处，yz坐标面是零电位面，根据对称性可以仅取 的半区域来研究。经过坐标变换后 的区域映射为 和 之间的条带形区域。 金属辐射振子映射为垂直于 轴的金属带。金属带的边缘坐标分别是 和 。 正弦变换 正弦变换 把z1平面上左半条带区域映射为z2平面的上半平面，使z1平面上的A、B、C、D、E和F都映射到z2平面的实轴上相应的A、B、C、D、E和F 。 这是非对称共面波导结构。 共面波导缝宽a、b和中心导体带宽d分别为 是第一类Legendre完全椭圆积分。 分式线性变换 把平面上非对称共面波导结构映射为平面上对称共面波导结构， 许瓦茨变换 平行板传输线单位长度电容 平行板传输线单位长度电容C EVA1的输入阻抗 比较 第二类椭圆V-锥天线