【正文】 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ?zzUzUzUzU ?????????? ??? 1 （ ） 故得 ? ?22m a x 1 ??? ?UU ? ?22m in 1 ??? ?UU （ ） 22m inm a x 11 ?? ???? UU? （ ） 行波系數(shù)定義為傳輸線上最小電壓 (或電流 )與最大電壓 (或電流 )的比值，即 m a xm inm a xm in IIUUK ?? （ ） 顯然： 22111 ???????K （ ） 效率有輻射效率與天線效率之分。同時，天線也不可能把從饋線輸入給他的輸入功率全部輻射出去，總有一部分要損耗掉，如天線導線中的熱損耗、介 質(zhì)中的介質(zhì)損耗、地電流的損耗以及天線近旁物體吸收電磁波一起的損耗等等。 反射功率 反P ：指天線反射回來的功率。 損耗功率 dP ：指由于導線、介質(zhì)或者地電流等存在而損耗的功率。 根據(jù)以上定義，很容易得到： din PPPPP ???? ?反入 （ ） 微帶縫隙天線的應用 微帶縫隙天線在航天器飛行、衛(wèi)星直播電視以及醫(yī)學診斷中得到了應用。人們以矩形寬縫微帶天線作為作為陣元，作出了 2， 4， 16， 64以及 512單元平面陣?？p隙是由微帶分路器饋電。這種天線的缺點是單元多，饋電網(wǎng)絡復雜。陣元圓縫結(jié)構(gòu)如圖 。他是由兩介質(zhì)板之間帶線激勵的，下面有一段圓波導狀金屬導體。為了提到增益，在圓縫上金屬表面加一層直徑大一些的厚金屬板，形成短圓喇叭狀。縫隙的工作模式為 TEM，中心頻率為 12GHz，駐波系數(shù)為 2： 1的帶寬可達 2GHz；單縫增益為 10dB。在 ~范圍內(nèi)，天線效率可達到 57%~67%。上述數(shù)據(jù)表明，在同樣指標要求下，圓縫隙陣優(yōu)于矩形寬縫隙陣。單縫的增益可達到 6dB。 圖 醫(yī)用寬縫微帶天線結(jié)構(gòu)示意圖 這種天線放在人體組織附近進行診斷。圖表示場強隨縫隙表面與水平面距離的變化。 Ansoft HFSS 軟件簡介 HFSS是由 Ansoft公司推出的三維電磁仿真軟件； HFSS是由 Ansoft公司推出的 三維電磁仿真軟件；是世界上第一個商業(yè)化的三維結(jié)構(gòu)電磁場仿真軟件，業(yè)界公認的三維電磁場設(shè)計和分析的電子設(shè)計工業(yè)標準。 HFSS軟件擁有強大的天線設(shè)計功能，它可以計算天線參量，如增益、方向性、遠場方向圖剖面、遠場 3D圖和 3dB帶寬；繪制極化特性，包括球形場分量、圓極化場分量、 Ludwig第三定義場分量和軸比。而且，由 Ansoft HFSS和 Ansoft Designer構(gòu)成的 Ansoft高頻解決方案，是目前唯一以物理原型為基礎(chǔ)的高頻設(shè)計解決方案，提供了從系統(tǒng)到電路直至部件級的快速而精確的設(shè)計手段，覆蓋了高頻設(shè)計的所有環(huán)節(jié)。 Ansoft HFSS提供了一個直觀、易于使用、用于建立任意三維無源器件模型的界面。 2． HFSSSolution Type，設(shè)置解算類型，確定如何激勵和收斂。 。 ， HFSS都會提示確定其屬性，默認的材料特性是真空。 HFSS有多種邊界條件，在高速設(shè)計中最常用的有，理想電邊界表示電場垂直于表面。 （ HFSSExcitationsAssign）。 HFSS假定你定義的波端口連接到一個半無限長的波導，該波導具有與端口相同的截面和材料，每個端口都是獨立地激勵并且在端口中每一個入射模式的平均功率為 1瓦，使用波端口可以計算特性阻抗、復傳播常數(shù)和 S參數(shù)。通過 HFSSAnalysis SetupAdd Solution Setup可以進行自適應頻率和收斂標準的設(shè)置，通過 HFSSAnalysis SetupAdd Sweep可以得到 互連結(jié)構(gòu)的掃頻響應，通常選擇插值掃頻。 HFSS具有功能強大又很靈活的數(shù)據(jù)管理和繪圖能力，可以輸出適合于 Matlab編程，后綴為 .m的 S/Y/Z矩陣參數(shù)文件。 第 2章介紹了縫隙天線的理論分析、理想縫隙天線、有限大導體面上的縫隙天線、圓柱體表面上的縫隙天線陣和微帶縫隙天線。 結(jié)束語部分對本文內(nèi)容作了總結(jié)。這種天線可以單獨使用，也可以作天線陣的輻射單元。不論激勵方式如何，縫隙中的電場垂直于縫的長邊，并在縫的中點呈上下對稱分布，如圖 （ a）所示。由于在同一表面上，等效磁流亦對縫中點呈上下對稱分布，理想縫隙天線可等效為由磁流源激勵的對稱縫隙，如圖 (b)所示。與之互補對稱的顯然是尺寸相同的板狀對稱振子。根據(jù)電磁場的等效原理，縫隙的輻射可由縫隙面上的方向等效磁流來確定，其等效磁流面密度為 )(s i n20 zlkwVzJ mm ?? （ ） 對于窄縫可設(shè)磁流沿 x的方向均勻分布，因此縫中的磁流為 )(s in2 0 zlkVJ mm ?? （ ） 等效原理只能在縫隙口徑的一側(cè)產(chǎn)生正確的場，另一側(cè)為零場。 縫隙天線可用同軸線不對稱饋電，同 軸線的外導體接在金屬板上，內(nèi)導體跨接在縫的另一邊?？p隙天線也可以采用平行天線雙線對稱饋電，這種情況下可以調(diào)節(jié)平行雙線的線徑和相距，使其特性阻抗與縫隙匹配。由于單向輻射，具有反射腔時縫隙的輸入導納只有原來的一半，即輸入阻抗為原來的一倍。 降低中心饋電半波窄縫天線輸入阻抗的另一種方法是采用折合縫隙天線。 實際上，縫隙不可能開在無限大尺寸的金屬面上的。設(shè)這種情況下縫隙天線的方向圖必須考慮繞射的影響，嚴格的分析可采用幾何繞射理論進行。 有一個開有一條縫隙的無限薄和無限大的金屬平面以及一個無限薄的金屬平面對稱陣子，陣子形 狀、尺寸與縫隙完全相同。 不同 λl 和 λh 金屬平板尺寸上縫隙天線單面輻射的 E面方向圖，實、虛線分別表示計算和測量值。 (a) ??l , ??h (b) ??l , ??h (c) 1??l ， 1??h (d) ??l ， ??h 圖 的單面輻射縫隙天線的 E 面方向圖 圓柱體表面上縫隙天線陣 當圓柱體直徑足夠大時，圓柱體可以作為波導，則縫隙可以由波導內(nèi)的電磁場激勵。根據(jù)縫隙內(nèi)的給定場求圓柱體縫隙天線輻射問題的理論解，已先后由 。由 隙天線， 遠 區(qū)場 ?E 分量的表示式為 ])c os( c os2)c os( 1[c os )()2(2 1 )2(1)2()2(112 ???? ???pjpjk rkaH pekaHrefaUE ???????? （ ） 式中 U2 為縫隙內(nèi)最大電壓； ? ：射線與 z軸的夾角，或稱子午角； ? 為方位角（對縫隙的法線而言）； )(1?f 為與理想縫隙對偶的電陣子方向函數(shù)； )2(1H為第二類 一階漢克爾函數(shù)； a2 為圓柱體的直徑。具體縫隙根據(jù)天線的不同用途和要求可以切割在波導的寬邊，也可以切割在波導的窄邊。由圖可知，當圓柱體為小直徑時， ? ?a ，水平平面的方向圖幾乎為圓 形。 圖 單個縱向縫隙天線方向圖 當圓柱體直徑足夠大時，圓柱體可用作波導，則縫隙可由波導內(nèi)的電磁場激勵。 若縫隙的幾何尺寸、在波導上的位置、在波導中傳送能量已經(jīng)確定，則縫隙輻射能量的幅度及相位就確定了。根據(jù)波導縫隙的等效電路形式，將波導縫 隙可分為并聯(lián)縫隙和串聯(lián)縫隙 微帶縫隙天線 微帶縫隙天線的結(jié)構(gòu) 在 50年代，人們在三板線的一個接地板上開縫構(gòu)成輻射器，這就是微帶縫隙天線，并且以此為陣元構(gòu)成縫陣。隨著微波集成電路工藝的發(fā)展，人們在微帶線接地板上光刻成縫隙構(gòu)成微帶縫隙天線。 圖 微帶縫隙天線 微帶縫隙天線產(chǎn)生雙向輻射；對制作公差要求低；與微帶振子天線組合起來可以構(gòu)成圓極化天線。微帶縫隙天線常見的的縫隙形狀有矩形，圓形，或者環(huán)形 (a)窄縫 (b)圓環(huán)縫 (c)寬縫 (d)圓貼縫 圖 縫隙形狀 微帶模型 微帶饋電縫隙天線的基本模型，是在微帶線的接地平面上蝕刻單個縫隙或縫隙陣列作為輻射單元，該縫隙與微帶線的帶狀導體成直角，微帶線的電場經(jīng)微帶傳播到達縫隙處通過耦合激勵該縫隙，向外輻射能量。 （ a） （ b） 圖 微帶模型 微帶天線的輻射機理 微帶天線的輻射是通過金屬貼片和接地平面之間的場分布來確定的，換句話說，輻射可以由會屬貼片上的表面電流分布來描述。下面簡單介紹一種分 析方法： 假設(shè)微帶天線貼片己接通微波信號，貼片的信號將在上、下表面以及地平面上建立一個電荷分布。這種電荷運動在貼片的下表面和上表面產(chǎn)生了相應的電流密度 bj 和ij ，如圖 ：