【正文】 算 高頻段天線隔離度的計(jì)算 射線追蹤與電磁場(chǎng)的計(jì)算 對(duì)于直邊，可以用展開法直接求得其繞射點(diǎn)。已經(jīng)有人證明， D點(diǎn)的位置只有 3或 4個(gè)獨(dú)立的解。這在工程中是最為常用的一種模型。然后用圓柱坐標(biāo) 和 分別表示源點(diǎn) S和場(chǎng)點(diǎn) F的位置。 SD DFs??? ?)(~)(~ DEDDF id ?s)(~ DEi D dF~高頻段天線隔離度的計(jì)算 射線追蹤與電磁場(chǎng)的計(jì)算 把繞射點(diǎn)的入射場(chǎng)和激勵(lì)因子聯(lián)系起來的繞射系數(shù)一般是一個(gè) 的矩陣。在這里，坐標(biāo)系 與的定義是： ， 。因此我們求得： 于是得到這樣的結(jié)論：沿射線基坐標(biāo)系的 和 軸兩個(gè)場(chǎng)分量是彼此獨(dú)立地繞射的。 函數(shù)給定為下式： nkned j2c o t22)(4 ???????? ??)(??d???? 2n dFF FF?? ?? ? ?? ??? deejF jj 22)(高頻段天線隔離度的計(jì)算 射線追蹤與電磁場(chǎng)的計(jì)算 其中 是實(shí)數(shù)， 函數(shù)的宗量是 和 兩個(gè)量的乘積，即 。因此，在曲面上兩點(diǎn) A和 B之間的行程就是連接 A和 B的短程線。不過，由于此問題有多個(gè)自由參量，數(shù)值計(jì)算也可能是一個(gè)很費(fèi)時(shí)的任務(wù)，不過在實(shí)際應(yīng)用中在許多情況下所遇到的曲面是相當(dāng)簡(jiǎn)單的，因此此問題就可以比較有效的求解。于是球面的表面射線就是通過球心的平面上連接從 到球面的兩條切線的這一大圓的一部分。這里也引入射線基坐標(biāo)系。于是沿通過 和 的切向射線傳播的場(chǎng)就構(gòu)成了 點(diǎn)的繞射場(chǎng)。 雖然激勵(lì)函數(shù)不是一個(gè)可實(shí)際觀察到的量 ， 也不具有電場(chǎng)或磁場(chǎng)的量綱 ，但仍常常把它稱為表面繞射場(chǎng) 。為了計(jì)算衰減量，我們來研究表面射線沿表面擴(kuò)散的情況。 是任意參考點(diǎn)。需要指出：激勵(lì)函數(shù) 的兩個(gè)分量的衰減常數(shù) 和 一般是互不相等的。在 點(diǎn)有： 這里 是 次模的繞射系數(shù)，它可以寫為： ?? ???????11)??(~~pnpbppps nabaaF ?npa? bpa? 1DiE~ iE~1D)(~)()(~ 111 DEDDDa ipp ??pD p?????????hpspp DDD00高頻段天線隔離度的計(jì)算 射線追蹤與電磁場(chǎng)的計(jì)算 其中 和 是標(biāo)量繞射系數(shù)。 spD hpD 2D)(~ 2Dap????122 )(~)(~pps DaDF)(~ 2DFs F2D 2D ?高頻段天線隔離度的計(jì)算 射線追蹤與電磁場(chǎng)的計(jì)算 激勵(lì)因子 和激勵(lì)函數(shù)是線性相關(guān)的，即： 其中 是繞射系數(shù)。因此，作為例子，在這里將圍繞圓錐、圓柱這兩種最常見的曲面展開討論，并最終給出這兩種曲面上任意兩點(diǎn)間短程線長(zhǎng)度的解析結(jié)果，并給出圓柱表面隔離度計(jì)算公式。 是繞射路徑的長(zhǎng)度。無論是在高頻段還是低頻段，要想計(jì)算出精確的發(fā)射方向和接收方向是很困難的，因此在工程上，一般情況下都認(rèn)為短程線在發(fā)射天線和接收天線處的切線方向是發(fā)射天線的發(fā)射方向和接收天線的接收方向。這樣就可以大量的節(jié)省時(shí)間，同時(shí)也保證了精度。在低頻段內(nèi)，收發(fā)兩副天線有可能都位于對(duì)方的遠(yuǎn)場(chǎng)，也可能都位于對(duì)方的近場(chǎng)，在這兩種情況下，計(jì)算天線隔離度或者空間隔離度的方法是不同的。根據(jù)接收天線是通過近區(qū)場(chǎng)受到發(fā)射天線的影響這一事實(shí)，可將天線隔離度定義為接收天線接收到的功率與發(fā)射天線的輸入功率（包括近區(qū)場(chǎng)和輻射場(chǎng)的總功率）之比。如果沒有天線的具體形式，只用其他天線暫作代替。而對(duì)于接收天線位于發(fā)射天線的近區(qū)場(chǎng)這一情況，由于接收天線主要受束縛場(chǎng)的影響，這時(shí)，空間隔離度已經(jīng)不能作為描述天線間隔離程度的度量。 低頻段天線隔離度的計(jì)算 低頻段空間隔離度與隔離度的計(jì)算流程 ?遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)分析 如果收發(fā)天線都位于對(duì)方的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)，天線間的 S參數(shù) 即為天線間的隔離度。 低頻段天線隔離度的計(jì)算 ? 引言 在低頻段，由于天線工作波長(zhǎng)或諧波波長(zhǎng)相對(duì)于與我們要研究的系統(tǒng)尺寸來說比較長(zhǎng)，這時(shí)幾何繞射理論計(jì)算出的結(jié)果誤差較大，因此這時(shí)就不能再使用幾何繞射理論。在這之前，我們還需要計(jì)算出天線方向圖。 ??????????)26(103 4 )26(104 7 33AA???????)26(5 6 2 )26(5 0 8 AA?f? s?cyD ?高頻段天線隔離度的計(jì)算 收發(fā)天線的接收角度與發(fā)射角度 在計(jì)算天線隔離度的時(shí)候，需要將空間隔離度加上發(fā)射天線和接收天線分別在接受方向上和發(fā)射方向上的增益（ dB）。 21212 OPrOPrQP ??????? ????弧?c o s2 21222121 OPOPOPOPPP ????（短程線）高頻段天線隔離度的計(jì)算 算法實(shí)例 ?圓柱 如圖： 高頻段天線隔離度的計(jì)算 算法實(shí)例 ?????????????????????21221221222222121211)()( yyxxPPryxPOryxPO)0(2c o s212212221 ??? ????????????POPOPPPOPOrQPQP ??? ?22弧高頻段天線隔離度的計(jì)算 算法實(shí)例 按照以上順序求得各個(gè)值，最后即可得到短程線的長(zhǎng)度，此短程線線段即是電磁波在導(dǎo)體表面爬行過的軌跡。因此，可以求得點(diǎn)的繞射場(chǎng)為： 其中， 是 的距離。繞射場(chǎng)有一條焦線在 ，另一條焦線在距 點(diǎn)處。如果在 點(diǎn)將激勵(lì)函數(shù)和入射場(chǎng) 聯(lián)系起來。上式的根號(hào)項(xiàng)可以解釋為擴(kuò)散因子， 則可解釋為衰減常數(shù)。假設(shè)從 到 這段射線管內(nèi)的總能量成正比的，則可得： 其中的比例系數(shù)為 。先討論第 個(gè)模式 。另一方面，事實(shí)上在 點(diǎn)已觀察到有一個(gè)沿 的場(chǎng)分量，所以可以假設(shè)表面場(chǎng)是在表面上方一個(gè)有限的小距離處行進(jìn)，從而使 場(chǎng)的切向分量為零，同時(shí)仍可以算出切向 。定義矢量 為： 1SD s? 21DD s??FD2 s1D 2Dn?t? b?ntb ??? ??高頻段天線隔離度的計(jì)算 射線追蹤與電磁場(chǎng)的計(jì)算 在這一坐標(biāo)系中，場(chǎng)只有沿 和 的分量。如下圖所示的繞射物體， S和 F分別是源點(diǎn)和場(chǎng)點(diǎn)，源點(diǎn)和場(chǎng)點(diǎn)之間的短程線分別在 點(diǎn)和點(diǎn) 與物體表面相切。于是兩端點(diǎn)之間的短程線就可以簡(jiǎn)易地求得。 高頻段天線隔離度的計(jì)算 射線追蹤與電磁場(chǎng)的計(jì)算 如下圖所示，射線 SA是在 A點(diǎn)和表面相切的，而 BF則是在B點(diǎn)和表面相切的，曲線是曲面上之間的短程線。因此這一類射線和以前討論過的不同，它們總是曲線。在陰影邊界上和反射邊界上，四個(gè) 函數(shù)中至少有一個(gè)發(fā)散，但是在這里，這一問題已被 函數(shù)所消除?？梢钥闯觯x定這樣的特定坐標(biāo)系就使兩個(gè)坐標(biāo)系中的對(duì)應(yīng)坐標(biāo)軸在展開圖中取向相同。直劈的擴(kuò)散因子為： 33?jk sddd esADFFE ?? )()(~)(~)(sAd)exp (jks?)()( sssA d ?? ??高頻段天線隔離度的計(jì)算 射線追蹤與電磁場(chǎng)的計(jì)算 其中 是在入射平面內(nèi)所取的入射波陣面的曲率半徑，如果入射波是球面波，則 ；而當(dāng)入射波是其它波形時(shí)， 可用如下公式計(jì)算： 這里 和 是入射波陣面的兩個(gè)主曲率半徑， 是 D 點(diǎn)的與 對(duì)應(yīng)的入射波陣面的切線矢量和在入射面內(nèi) D點(diǎn)的入射波陣面的切線矢量之間的夾角。距離 用 表示，距離 用 表示，而從 z軸正向到直線 DS和 DF的角分別稱為 和 。 高頻段天線隔離度的計(jì)算 射線追蹤與電磁場(chǎng)的計(jì)算 下圖所示是一個(gè)內(nèi)頂角為 的直劈，采用了直角坐標(biāo)系并使 軸與劈邊重合。 高頻段天線隔離度的計(jì)算 射線追蹤與電磁場(chǎng)的計(jì)算 下面我們介紹邊緣繞射場(chǎng)。在展開圖兩個(gè) 角是相等的，所以在展開圖中繞射射線變成一條直線。 t? 1?s? 2?st?t?)?a r c c o s (2 1st?? ??高頻段天線隔離度的計(jì)算 射線追蹤與電磁場(chǎng)的計(jì)算 用解析的方法求解繞射點(diǎn)是很困難的，最重要的特例是直邊和圓柱端面上的圓邊。于是從 經(jīng)過曲線上任意一點(diǎn) 到 的距離是： 根據(jù)費(fèi)馬原理經(jīng)推導(dǎo)可得： t S),( zyxD F222222212121 )()()()()()( zzyyxxzzyyxxS ????????????0?? 21 ???? tsts ??高頻段天線隔離度的計(jì)算 射線追蹤與電磁場(chǎng)的計(jì)算 這一結(jié)果意味著切線矢量 和矢量 以及 之間的夾角是相等的。邊緣可能是一條直邊、一條平面曲邊或一條非平面曲邊。 高頻段天線隔離度的計(jì)算 射線追蹤與電磁場(chǎng)的計(jì)算 導(dǎo)出尖頂繞射場(chǎng)的漸進(jìn)表示式是一件非常困難的工作。 21220202,14co s1co s111RRRRsr ????? ???2221120s i ns i n1RRR?? ?? ?高頻段天線隔離度的計(jì)算 射線追蹤與電磁場(chǎng)的計(jì)算 ?尖頂繞射 尖頂繞射射線就是從源點(diǎn)經(jīng)過一個(gè)尖頂?shù)竭_(dá)場(chǎng)點(diǎn)的射線。如果令 和 是反射面在反射點(diǎn)的兩個(gè)曲率半徑，并令 和 是兩個(gè)相應(yīng)的主方向，再令 為