准光天线及天线杂谈

1、2021-10-17东南大学毫米波国家重点实验室东南大学毫米波国家重点实验室毫米波准光理论与技术准光天线之天线杂谈天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室2什么是天线什么是天线把导线上的电信号变成无线电波发射到空间把导线上的电信号变成无线电波发射到空间收集无线电波并产生电信号收集无线电波并产生电信号射频工程师眼中的天线射频工程师眼中的天线B B l la a h h b la hb l a hb la h天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室3天线辐射电磁波的基本原理 导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射，辐射的能力与导导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射

2、，辐射的能力与导线的长短和形状有关线的长短和形状有关. 当导线的长度增大到可与波长相比拟时，导线上的电流就大大增加，当导线的长度增大到可与波长相比拟时，导线上的电流就大大增加，因而就能形成较强的辐射。通常将上述能产生显著辐射的直导线称因而就能形成较强的辐射。通常将上述能产生显著辐射的直导线称为振子。为振子。 天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室4在一个正弦时间周期内：第一个T/4时间周期内，正电荷达到最大值，电力线如最上面的图第二个T/4时间周期内，原始的3条电力线向前运动，负电荷产生新的电力线（虚线）负电荷遇到正电荷，中和，电力线闭合。剩下的半个周期是相同，但电力线方向相反的

3、过程。天线辐射电磁波的基本原理天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室5天线辐射电磁波的基本原理天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室6天线的指标输入阻抗、频带宽度增益、极化、方向图、波瓣宽度电性能机械性能口面大小天线高度平面型（低剖面）、立体型等等天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室7各向同性天线与全向天线各向同性天线全向天线天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室8天线与馈线的匹配馈线特性阻抗与天线输入阻抗匹配，好天线？天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室9天线是换能器天线是变换器天线是辐射器天天 线线 毫米波国家重点实

4、验室毫米波国家重点实验室10换能器（电磁能量）电磁能量存于何处？观点1：存在于带电体、磁铁（石）及导体线路中观点2：存在于电体、磁体及其周围加（减）速的电荷才能产生电磁波，（亦可称变化的电流产生电磁波）辐射的电磁波带走能量，能量守恒，电荷不是“永动机”，能量来源？天线的作用是将馈源输送的能量转换为不受束缚的电磁波能量馈源输入能量天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室11天线周围的储能从时域的角度观察：信号上升沿，传输线上的导行波传到天线上，一部分直接辐射出去，部分反射回去，另一部分则存储在天线周围的电抗性场中。信号下降沿，没有能量传到天线，存储在天线周围的电抗性场耦合到天线，成为

5、反射波，一部分辐射出去成为自由电磁波。天线电抗的存在，导致天线周围束缚了能量Q值、谐振频率，谐振时的输入阻抗宽带天线的要求减少电抗分量天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室12天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室13阻抗变换器天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室14天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室15天线阻抗控制电阻加载可以获得很好的阻抗匹配，但辐射性能受到极大影响天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室16宽带结构的阻抗变换天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室17超宽带天线的色散天天 线线 毫米波国

6、家重点实验室毫米波国家重点实验室18色散效应小的超宽带天线天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室19窄带天线的阻抗匹配窄带天线的阻抗具有电抗分量谐振时才能达到完全匹配谐振时且电阻分量等于馈线特性阻抗，则匹配，难度？天线谐振的说法针对哪类天线？天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室20辐射器 （1）射频电流在哪些地方集中天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室21天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室22辐射器 （2）天线的辐射方向估计天线的辐射方向与电流的变化方向正交天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室23辐射器 （3）天线

7、上的电流满足正弦分布（天线电尺寸不大）面积较大的物体，需要计及电流的路径差（馈电点到源点）来估计其辐射特性偶极子天线，波导缝隙天线天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室24天线增益与波瓣宽度天线增益与波瓣宽度反射面天线的波瓣与增益？天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室25三种观点的启发换能器：近场与源耦合，从等效电路的观点看，意味着存在电抗元件；对带宽的影响，消除近场与源的耦合 宽带、超宽带天线双导体型：细线偶极子天线，渐变缝隙天线单导体型：波导缝隙天线，喇叭天线变换器：天线结构上的光滑连续渐变，有利于获得宽带、超宽带特性。辐射器：分析天线上的电流分布、电场属性，

8、有助于判断天线的辐射方向、极化及确定工程上安装方式。天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室26微带贴片天线分析极化方向带宽分析方向图输入阻抗天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室27贴片天线结构天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室28贴片的电场分布天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室29贴片表面电流两侧边缘电流产生辐射吗？偶极子天线天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室30贴片天线的输入阻抗贴片尺寸馈电点W=46mm, dfeed=9W=46mm, dfeed=15W=40mm, dfeed=9天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室31影响带宽的基本因素基板厚度降低基板介电常数天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室32增加贴片拓展带宽1.92.02.12.22.32.42.5-30-25-20-15-10-50|S11| / dBFrequency / GHz并联多个谐振电路天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国家重点实验室33增加贴片拓展带宽 （2）天天 线线 毫米波国家重点实验室毫米波国