(3):我们还可以从三维的角度,用全波理论来指导分析单极子天线。当然, 根据实际的需要,分析方法的严格程度也有所不同。积分方程法目前来看是最 为严格的分析方法。这样的分析是比较精确的,符合了人们的需要。
2。4 单极子天线的参数
(1)增益 增益系数是综合的衡量天线能量转换效果和方向特性的参数,记为 G,即
注:方向系数和天线效率越高,则增益系数就越高。
(2)场强: 由计算可得到:
由上式可得一个实际天线在最大辐射方向上的场强为:
在理想状态之下,天线是无方向性的。那么这时它在空间各方向上场强为:
驻波比全名叫电压驻波比(VSWR)。将入射波和反射波相叠加,我们可以 得到波节点 Vmin 和波腹点 Vmax。波腹点和波节点的电压比值就被称为电压驻 波比。在理想的状态下, VSWR 的值为 1。在传输线中,实现阻抗匹配。在完全 反射的情况下 VSWR 的值为无穷大,为纯驻波状态。驻波比越大,反射功率越高, 传输效率越低。
驻波比公式:
(4)输入阻抗
任何一个电子电路都会在输入端形成对电流的阻力,这就是阻抗效应。理 想状态下,高输入阻抗的电路连接,可以减小信号的变化。鉴于阻抗是在一个 确定的电压下求出的。阻抗的公式可以表示为:
输入阻抗的值会随着天线的长度和工作频率不同发生改变。它的值代表了 天线接收发射机的匹配程度,同样也可以反应辐射导行波的能量转化高低。
(5)方向性
天线的辐射是不均匀的。因此,每个天线的辐射都会产生出不均匀的球面 波。对于一个点而言,在距离点位置相同的地方,辐射场的大小是不同的。常 采用归一化函数 F ,表示,即 fmax论文网
在上式中, fmax(,)是函数的最大的一个值;是在天线辐射最大方向上, 我们可以得到电场强度 Emax ; E(,)为相等距离上的电场强度。
2。5 共面波导
2。5。1 共面波导简介
中心导体带附着于介质基片之上。在紧邻中心导体带的两侧部分,有一个 导体平面。中心导体带和导体平面都附着于介质基板上。共面波导馈电的单极 子天线就制作完成了。
共面波导,也被称为共面微带传输线。共面波导技术主要适用于没有自带 金属外壳的设备[3]。共面波导技术具有很高的实用价值。在共面波导之中传播 的是 TEM 波,但是没有截止频率。
共面波导的意思是中心导体带和导体平板在同一平面内。所以,在共面波 导之上安装一些元器件会显得很方便。共面波导馈电的单极子天线结构简单, 可塑性强。可以被大规模应用在集成电路之中。
2。5。2 共面波导的特点
共面波导技术受到了很多工程师的认可。基于共面波导技术而加工成的微 波平面传输线路结构简单,性价比高。共面波导技术在 MMIC 电路中仍然发挥着 越来越大的作用,尤其是到了毫米波频段。在毫米波频段,共面波导更是拥有 着微带线所无法比拟的巨大的性能优势。
传统的微带传输线结构复杂,不易制作。共面波导馈电的单极子天线更加 容易制作。而且更容易实现对无源以及有源器件的集成。共面波导的天线不需 要在基片之上穿孔。通过串联和并联更容易提高电路的密度。使之看起来更加 的紧凑。
相比于对称的共面波导天线,非对称的共面波导天线具有更高的灵活性。 天线在与两端的器件所相联时,可以有多种方式。这也使得其可塑性大大提高。 也为后期的改进奠定了基础。对称的共面波导天线则没有以上的性质。