超寬帶電磁學(xué)07

1、 橢圓錐天線和圓錐天線幾何結(jié)構(gòu)和輻射特性上沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，可以看成是圓錐天線的變形。 橢圓錐天線是一種更為普遍普遍的天線模型的天線模型，隨著幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化，可以導(dǎo)出其他形式的天線。 輻射面與坐標(biāo)面吻合。cossinrx sincos122kry22sin1coskrz1,0kk122 kk020,， 角形導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，僅與角坐標(biāo)有關(guān)，與徑向坐標(biāo)無(wú)關(guān)；角形導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，僅與角坐標(biāo)有關(guān)，與徑向坐標(biāo)無(wú)關(guān)； 徑向無(wú)限長(zhǎng)；徑向無(wú)限長(zhǎng)； 在橢圓錐頂點(diǎn)饋電。在橢圓錐頂點(diǎn)饋電。0sin11cos111222022khkhkrrrr222222cos1cossinkkkh222222sin1cossinkkkh 橢圓

2、錐天線的表面的電流和電荷，空間電場(chǎng)和磁場(chǎng)都是球橢圓錐天線的表面的電流和電荷，空間電場(chǎng)和磁場(chǎng)都是球面波面波 rjkrf)exp(),(因此，可以消除對(duì)徑向坐標(biāo)的偏導(dǎo)，波方程變?yōu)?fqqfpp22cos1kp22sin1kq, kFkKxkdx,2)(cos1022),(02sin21kFxkdx0),(),(2222ff),(kF式中式中是Jacobi橢圓函數(shù)，k 是模數(shù)。于是波方程變?yōu)槭悄?shù)。于是波方程變?yōu)?橢圓函數(shù)橢圓函數(shù) P F Byrd and M D Friedman, Handbook of elliptic integrals, Springer,Berlin,1954. A 科恩

3、，M 科恩，數(shù)學(xué)手冊(cè)，p.628-643 王竹溪, 特殊函數(shù)概論)2,(sin1)(2022kFkdkKK)2,(sin1)(2022kEdkkEE)2,(kF)(kK是Jacobi橢圓函數(shù)是Legendre完全橢圓積分 天線的橢圓錐表面變換為式天線的橢圓錐表面變換為式(4.114a)(4.114a)右邊給出的坐標(biāo)平右邊給出的坐標(biāo)平面，面， 坐標(biāo)面（坐標(biāo)面（ ）變換為）變換為 平面。平面。 上半平上半平面變換為面變換為 平面，平面， 下半平面變換為下半平面變換為 平面。換后得到圖平面。換后得到圖4.24b4.24b所示的平面結(jié)構(gòu)，兩板之間的距所示的平面結(jié)構(gòu)，兩板之間的距離為離為 xy20yzK

4、yzKkFkFH,2,22112平行板的寬度為平行板的寬度為)(4),(),(kKkFkFW, 變變 換換Z21圖4.24 非對(duì)稱雙橢圓錐天線及其變換(a)HW(b)特性阻抗特性阻抗是一個(gè)普遍公式，改變幾何參數(shù)可以導(dǎo)出幾種特殊情況下的是一個(gè)普遍公式，改變幾何參數(shù)可以導(dǎo)出幾種特殊情況下的特性阻抗特性阻抗: :平行板的邊緣連線是磁壁。容易求解這一結(jié)構(gòu)的特性阻抗平行板的邊緣連線是磁壁。容易求解這一結(jié)構(gòu)的特性阻抗)(4,2,22100kKkFkFZWHZZ 輸入阻抗輸入阻抗2, 12k2cotln601 ,26011FZ輸入阻抗1 ,21201FZ12, 1k雙圓錐天線雙圓錐天線，這時(shí)，這時(shí)，可以導(dǎo)出

5、，可以導(dǎo)出 直立直立V-錐天線錐天線 2, 0,cos21yk)(sin)(cos30yyKKZV-V-錐天線錐天線 21, 0,cosyk)(sin)(cos60)(,260yyKKkKkFZ電小天線/電偶極子圓錐天線有限長(zhǎng)圓錐天線King給出的阻抗公式天線的傳輸線模型電小天線的相似性 蝴蝶結(jié)天線圓錐天線橢圓錐天線圓V-錐天線都得到,2, 00ECAEVAx 分析更復(fù)雜一些，分析更復(fù)雜一些， 可以參考上一節(jié)關(guān)于有限長(zhǎng)圓錐天線做數(shù)可以參考上一節(jié)關(guān)于有限長(zhǎng)圓錐天線做數(shù)值分析，值分析， 可以用實(shí)驗(yàn)方法，確定天線的等效電路，可以用實(shí)驗(yàn)方法，確定天線的等效電路，進(jìn)行補(bǔ)償，得到預(yù)定的天線指標(biāo)。進(jìn)行補(bǔ)償，

6、得到預(yù)定的天線指標(biāo)。 惡劣環(huán)境條件下移動(dòng)通信有以下5點(diǎn)重要需求：寬頻帶、無(wú)線、覆蓋范圍可選擇性、自動(dòng)終端定位以及網(wǎng)絡(luò)終端的可移動(dòng)性等。 具有自適應(yīng)選擇空間輻射的能力。其主要特色是：具有自適應(yīng)選擇空間輻射的能力。其主要特色是：頻帶寬、體積小、重量輕，易于方向定位，在整頻帶寬、體積小、重量輕，易于方向定位，在整個(gè)方位角區(qū)域，可實(shí)現(xiàn)輻射方向圖的電子調(diào)節(jié)，個(gè)方位角區(qū)域，可實(shí)現(xiàn)輻射方向圖的電子調(diào)節(jié)，并具有獨(dú)立的多波束輻射。并具有獨(dú)立的多波束輻射。 容易實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的高數(shù)據(jù)率傳輸，而且可用于安容易實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的高數(shù)據(jù)率傳輸，而且可用于安裝在快速移動(dòng)車輛上的天線系統(tǒng)。這種天線非常裝在快速移動(dòng)車輛上的天線系統(tǒng)。這

7、種天線非常適合于移動(dòng)通信，包括未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)通信。適合于移動(dòng)通信，包括未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)通信。 多模/同軸線內(nèi)的高階模式場(chǎng)結(jié)構(gòu) Demmerle和 Wiesbeck引入了一種新的天線設(shè)計(jì)，對(duì)雙錐喇叭天線運(yùn)用新的激勵(lì)技術(shù)，使天線具有空間信號(hào)空間信號(hào)的處理能力，天線可以在任意方位角上產(chǎn)生定向波束。 主要是運(yùn)用了TEM模與TEn1模的混合技術(shù)：由于附加高階模的激勵(lì)，對(duì)雙錐天線饋電的同軸波導(dǎo)處于過(guò)模過(guò)模狀態(tài)。水平方向，3dB束寬大約是850。垂直方向3dB束寬大約是700。前后比可以達(dá)到30dB。 Hz2510G.f = 實(shí)體雙錐和薄殼形雙錐，由于大的體積和重量等因素，使得在制作和使用上都不現(xiàn)實(shí)，特別是在低頻端工作的天線更是如此。 人們努力尋求在機(jī)械強(qiáng)度上的切實(shí)可行,又能盡可能地保持雙錐天線的優(yōu)良電性能。線雙錐天線就是這種思想的構(gòu)造形式。 和接地面的鏡像一起，簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的單極子線錐天線構(gòu)成雙錐天線，使天線高度減小了一半。MHzf600inininjXRZ。 GHzf0 . 2inininjXRZ。其中，。 隨著元數(shù)的增加，天線頻率特性得到改善，輸入阻抗曲線的起伏減小，輸入電阻趨于理論值，而輸入電抗趨于零值。 當(dāng)N增加到8以上時(shí)，阻抗值變化已經(jīng)很小。 比較發(fā)現(xiàn)：在高于第一諧振點(diǎn)的頻率范圍內(nèi)，二者之間的一致性相當(dāng)好。低于或靠近第一諧振點(diǎn)處，輸入電阻相差很小，輸入電抗差異較大，這反應(yīng)了二種天線在結(jié)