超宽带天线新理论与超宽带天线(中)

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1、维普资讯http://www.cqvip.com也兹极无12电子技术参考2000年第2期超宽带天线新理论与超宽带天线(中){一{金显盛潘蓉／2L2齐平安装电磁偶极天线根据前节的讨论和图2所示的短偶极天线近场中电磁能的分布特征，对于线性天线而言，我们可以用一个电偶极子，两个磁偶极子，或者两个磁偶极子和一个电偶极子构成超宽带天线，只要它们的近场电磁能分布区相互重迭即可。然而，对于再入飞行器．没有足够的空间来构成这样的宽带天线．只能退而求其次。使用一个电偶极子和一个磁偶极子来构成超宽带天线，这种天线的电压驻波比的频带宽，以2为参考，可以作到3：1。而用一个电偶极子和两个磁偶极子构成的超宽带天

2、线．电压驻波比仍以2为参考．其通带可以作到8：1个倍频程。虽然如此，3：1带宽的天线用于再入飞行器可以满足使用要求。2．1齐平安装电磁偶极天线的传输特性设想有如图3所示的口径天线．它是一个正方形喇叭。在喇叭中放置两块在两个方向慢慢张开的金属板。这样．在喇叭口径面上，张开的金属板形成一对称电振子，在图3a中．由A—A表示；这一对称振子与正方形喇叭一起形成一与对称振子互b)A—A纵刻图补的缝隙即磁对称振形1：3径电磁对称振子结构示意图子，如图3a中B—B所示。当然，这里所说的互补是近似的。电磁偶极天线也可以作成如图4所示的圆口径结构，这种结构对于飞行器结构强度是有益的。此外，如有必要．无论

3、是方口径或圆口径电磁振a)正视图b)h-k纵刻图子天线均可作成图5所图4圆1：3径电磁对称振子结构示意图示的结构形式。由于对称振子上流过的是电流故称之为电振子，而缝则称之为磁振子。两者结合在一起，因而我们收稿日期：1999—08—25维普资讯http://www.cqvip.com超宽带天线新理论与超宽带天线(中)称这种天线为电磁偶极天线或电磁振子天线。一辞aJaE税削b)A-A纵刻图图5另一种可能的圆(或方)口径电磁X'lg,振子结构示意图按照巴比涅原理，互补的两个电、磁口径，它们的阻抗之间保持(12)规定的关系，即Zs=rl2／4(12)如果式中zD为对称振子的输入阻抗，z是与之互

4、补的对称缝的输入阻抗，=120，则有z∞=+豇(13)Zips=R—jx(14)从图3～5所示的电磁偶极天线的结构可以看到，电偶极子在ab端馈电，磁偶极子也在ab端馈电，故电偶极子与磁偶极子是并联的，所互补的对称振子与对称缝隙的并联阻抗者(15)另一方面，我们可将对称振子当作慢慢张开的传输线。由于对称振子有辐射损耗，当将其作为传输线处理时，需要注意两个问题：其一，是将辐射损耗作为传输损耗，因而传播常数：，=+(16)为复数。第二，由于传输线是慢慢张开的，对于沿线的不同点分布电感与分布电容是不同的。因而对于不同点，传输线的特征阻抗也是不同的。在工程上，人们用平均特征来表征天线的特征阻抗z

5、。o是振子半径。z：120fln一1一】n1(17)a2对于对称电振子，输入阻抗zD=zcmh批)兰l!=!I!(18)：2cosh。L)一c0s()争n9)zo一一___一面~i．(2ti—c)(2。)与之互补的磁振子的输入阻抗，根据(12)式，则有维普资讯http://www.cqvip.coml4电子技术参考200o年第2期z=一：!二!：(丝2!!业!：!=!!!：i丝丝!(21)2ZsinhI2aL)+sin{2肛)爰高(22)[~osh￡)=c竺一．!(23)一—__巧一将(19)、(20)、(22)、(23)式代八(15)式，整理后得到_一I0孕面忐·kinh(2础)+s

6、in(2肛!j)(。)于是，(25][c。sh(血)-COS2(ilL)hinh。(2血)+sin2(2n2~~2J十踟~2Jj十2s2广s2儿2sl,n弛2IuJ~一{Z~sinh(2flL*inh2(2aL)+sin2(2ilL)]+q2[cosh：(aL)-cos20fL)]2sin(2flL)}，+．sIn(2啦inh(2)+sIn(2肚)】+矿sh)一cosz(肛)n(2)f由于c0s)

7、sh)_sjnh(2吐)]^：兰———————————箸—T——————————丝———‘———!————：—垒——些——2——±—!——：—!—!———：—!—丝——L—_mf丝!(28)。—————一0，2sinh(2)+矿cosh)．sinh(2~L)]维普资讯http://www.cqvip.com超宽带天线新理论与超宽带天线(中j15从(27)式可以看到，R与频率无关。如果注意到(17)式，R与频率只是一种弱相关，因而R是频率的慢变函