缝隙天线和微带天线教育课件.ppt

缝隙天线和微带天线PPT讲座5.1缝隙天线无论缝隙被何种方式激励，缝隙中只存在切向的电场强度，电场强度一定垂直于缝隙的长边，并对缝隙的中点呈上下对称的驻波分布，即缝隙最终可以被等效成一个片状的、沿z轴放置的、与缝隙等长的磁对称振子。根据电磁场的对偶原理，磁对称振子的辐射场可以直接由电对称振子的辐射场对偶得出为
通常称理想缝隙与和它对偶的电对称振子为互补天线，因为它们相结合时形成单一的导体屏而没有重叠或孔隙。

它们的区别在于场的极化不同：H面（通过缝隙轴向并且垂直于金属板的平面）、E面（垂直于缝隙轴向和金属板的平面）互换。理想缝隙与和它对偶的电对称振子具有相同的方向性，其方向函数为
理想半波缝隙天线(2l=λ/2)，H面方向图如右图所示，而其E面无方向性。以缝隙波腹处电压值Um=Emw为计算辐射电阻的参考电压，则因为电对称振子的辐射功率Pr,e与其辐射电阻Rr,e的关系为和半波振子类似，理想半波缝隙天线的输入电阻也为500Ω，该值很大，所以在用同轴线给缝隙馈电时存在困难，必须采用相应的匹配措施。为了加强缝隙天线的方向性，可以在波导上按一定的规律开出一系列尺寸相同的缝隙，构成波导缝隙阵（SlotArrays）。由于波导场分布的特点，缝隙天线阵的组阵形式更加灵活和方便，但主要有以下两类组阵形式。
波导上所有缝隙都得到同相激励。
最大辐射方向与天线轴垂直，为边射阵。
波导终端通常采用短路活塞。为保证各缝隙同相，相邻缝隙的间距应取为λg。由于波导波长λg大于自由空间波长，这种缝隙阵会出现栅瓣，同时在有限长度的波导壁上开出的缝隙数目受到限制，增益较低，因此实际中较少采用。图中对应的螺钉需要交替地分布在中心线两侧。纵向谐振缝隙阵三在谐振式缝隙阵的结构中，如果将波导末端改为吸收负载，让波导载行波，并且间距不等于λg/2，就可以构成非谐振式缝隙阵。

显然，非谐振缝隙天线各单元不再同相。根据均匀直线阵的分析，非谐振缝隙天线阵的最大辐射方向偏离阵法线的角度为如果谐振式缝隙天线阵中的缝隙都是匹配缝隙，即不在波导中产生反射，波导终端接匹配负载，就构成了匹配偏斜缝隙天线阵。图示的波导宽壁上的匹配偏斜缝隙天线阵，适当地调整缝隙对中线的偏移x1和斜角δ，可使得缝隙所等效的归一化输入电导为1，其电纳部分由缝隙中心附近的电抗振子补偿，各缝隙可以得到同相，最大辐射方向与宽壁垂直。匹配偏斜缝隙天线阵能在较宽的频带内与波导有较好的匹配，带宽主要受增益改变的限制，通常是5%~10%。其缺点是调配元件使波导功率容量降低。式中N为阵元缝隙个数。波导缝隙阵列由于其低损耗、高辐射效率和性能稳定等一系列突出优点而得到广泛应用。

缝隙天线不仅仅是指矩形波导缝隙天线，而且还有异形波导面上的缝隙天线，例如为了保证与承载表面共形，波导的一个表面或两个表面常常是曲面形状。(a)圆突—矩形波导缝隙天线；(b)扇面波导缝隙天线5.2微带天线(MicrostripAntennas)已用于大约100MHz~100GHz的宽广频域上，包括卫星通信、雷达、遥感、制导武器以及便携式无线电设备上。相同结构的微带天线组成微带天线阵可以获得更高的增益和更大的带宽。微带天线工作原理—辐射机理微带天线工作原理—辐射机理微带天线工作原理—辐射机理微带天线工作原理—辐射机理微带天线工作原理—分析方法微带天线工作原理—分析方法微带天线工作原理—分析方法传输线模型传输线模型传输线模型传输线模型传输线模型矩形贴片天线的传输线模型矩形贴片天线的传输线模型矩形贴片天线的传输线模型矩形贴片天线的传输线模型矩形贴片天线的传输线模型矩形贴片天线的传输线模型矩形贴片天线的E面方向图矩形贴片天线H面方向图矩形贴片天线的尺寸设计空腔模型理论空腔模型理论空腔模型理论空腔模型理论空腔模型理论空腔模型理论空腔模型理论空腔模型理论空腔模型理论宽频带技术圆极化技术圆极化技术