超宽带天线新理论与超宽带天线(上)new

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1、维普资讯http://www.cqvip.com电子技术参考2000年第1期超宽带天线新理论与超宽带天线(上)摘要介绍了一种新的超宽带理论，并提出了一种新型超宽带电磁天线：分析了这种超宽带天线的传输特性，结果表明，这种超宽带电磁天线确有超宽带特性。并介绍了一种用并矢格林函数分析良导电圆锥上的点源激励的辐射场的方法。然后p一二1超宽带天线新理论7彤现今，已有多种超宽带天线，如等角螺旋、对数周期天线都是超宽带天线。前者与频率无关的特性基于天线两臂无限长，而当频率变化时，天线形状不变，只是旋转一小的角度△。如果，将等角螺线展成一定宽度等

2、角螺旋碰，无疑天线将是超宽带的。对于对数周期天线则因为这种天线结构是周期性的，周期性结构代替了天线无限长。对不同频率，天线的激活区，或者说工作区是不同的。当频率变化时，激活区沿天线移动。天线的频带宽度取决于长齿与短齿的尺寸。因而，若将天线制作得很长，这种对数周期天线具有超宽带特性是容易理解的。但是，这种天线由于尺度过大，无法用于再八飞行器。现今，一种新的超宽带天线及理论已经问世。根据这种理论，我们可以在比较小的空间内设计出超宽带天线这种超宽带天线理论基本点是设法将近场区内的抗性电磁能转换成束缚能而增加辐射下面．让我们来介绍这种超宽

3、带天线理论。超宽带天线的新理论基于对称偶极天线的电磁能密度及Z其在近场区内的分布。设有一细的、长度为2L的由正弦源激励的被置于备向同性、均匀无耗媒质中的偶极天线，如图l所示。在图l所示的圆柱面坐标系中(，，z)，偶极天线中心在坐标原点。在偶极天线邻域内，电磁场可以用解析式给出_]一。这些近场解析式是假定对称偶极无线上的电流分布为正弦型而得到的。使用这些近场解析式描述离天线p：0．0A～0，l^范围内的场的性质，能满足工程上的需要使用这些近场解析式，得到一个周期内的时间．早均电磁能密度为：图1圆柱面坐标系中的偶极天线·超宽带无线新理

4、论面世不久，著者编详引入奉立．以飨读者。收稿日期：1999—08—25维普资讯http://www.cqvip.com2超宽带天线新理论与超宽带天线(上)=器++zcos4c。s㈦c。—R)】一4R~+zLc。s㈦cos一一R)】+4c。㈦}n=嘉{l⋯s(蜀一R)]_2c。s㈦cos一)]一2c。s她)c。s一Ro)~-2COS2她)}(2)以及电、磁能密度瞬时值表示式：=—堕。32a-2p2{J(zpc0s(址)．sin)～ss()]c。s国一(2c。s她)．cosD)一鲁c。s1)一c。s)]sin耐]+J[百z-Lsin(

5、)+百z+Lsil1()一云c。s(舡)sin()Jc。s耐一[cos1)+cosz云cos她-cos似D)jsin耐j}。wm=(七半)c。)⋯sin)]⋯一学)cos(生⋯s蜘)]s-m删}㈨式中，u是媒质的绝对导磁率，I。是波腹电流，k是媒质中的相移常数，u是角频率，、R'和分别是图1中所示的从偶极天线中心、顶端和底端到观察点的距离。对于不同，，．与kz的关系绘于图2中。由于平均电磁能密度相对于z=O平面是对称分布的，所以，我们只限于讨论z≥0区电磁能的分布特性。并且主要关心的是线尺度远小于波长的短偶极天线近场区内，平均电磁

6、能分布对天线匹配带宽的影响当kp~>西因为z=O时，I(z)=I为最大，而电场在z=O处趋于零。相反，当z=±上时，I(z)=0，电维普资讯http://www.cqvip.com电子技术参考2000年第l期场最大

7、，因而=0，>>_刖并且以半波偶极天线为轴的任何同轴柱面内平均电磁能储存是相等的但是，当kL减小时，由于z=O处平均磁能密度的出现，前面所述的半波偶极天线近场区内平均电磁能分布关系不再适合于kL远小于／2的情况。图2a中给出了电偶极天线(kL0．15)近场区内平均电、磁能的分布从图2a，可见>，这就是说，对于短偶极天线，在天线邻域内储存的电能远远超过储存的磁能。——We⋯一Wmt20tOO(a)kP=o．158O60(b)kP=o．54o(c)kP=1．5200Kz(d)kP=5．0、0,04(c)0．030．01000圈圈图2电

8、偶极天线(kL=O．5)近场区的平均电、磁能密度分布对于半波偶极天线，当沼图1所示的P远离半波偶极天线时，，i分布的定域性变得不明显了，在kP／-3的区域，和，的分布实际上已趋于一致。设若L明显地小于／4，在天线近场区内，沿P远离偶极天线时，和．分