關(guān)于天線

通信，雷達，導航，廣播，電視等無線電技術(shù)設(shè)備，都是通過無線電波來傳遞信息的，都需要有無線電波的輻射和接收，在無線電技術(shù)設(shè)備中，用來輻射和接收無線電波的裝置稱為天線。

顯然，天線的作用首先在于輻射和接收無線電波。但是能輻射和接收電磁波的東西不一定都能用來作為天線。任何高頻電路，只要不被完全屏蔽，都可以向周圍空間或多或少的輻射電磁波，或者接收電磁波。但是任意一個高頻電路并不一定作為天線，因為它的輻射或接收效率可能很低。所以天線在結(jié)構(gòu)和形式上必須滿足一定的要求。

比如，平行的雙導線就不能作為天線，因為它在周圍空間激發(fā)的電磁場很弱。但改進結(jié)構(gòu)后可變?yōu)樘炀€。終端開路的平行雙導線，線上的電流呈駐波分布，在兩根相互平行的導線上電流方向相反，線間距遠遠小于波長，它們所激發(fā)的電磁場在兩線外部的大部分空間由于相位相反而互相抵消。如果將兩線末端逐漸張開，輻射將會逐漸增強發(fā)，當兩線完全張開時，張開的兩臂上電流方向相同，它們在周圍空間激發(fā)的電磁場只在一定方向由于相位關(guān)系而互相抵消，在大部分方向則或者互相疊加，或者部分疊加，部分抵消，使輻射顯著增強，形成一種輻射，這種機構(gòu)就是天線。

同理，將微帶線通過變形也可以得到一種天線結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的天線稱為微帶天線。

1. 天線分類

天線的型式很多，為了便于研究，可以根據(jù)不同的情況進行分類：

按用途分類，有發(fā)射天線，接收天線的，和收發(fā)共用天線；

按使用范圍，有通信天線，雷達天線，導航天線，測向天線，廣播天線，電視天線等；

按天線方向特性：強方向性天線，弱方向性天線，定向天線，全向天線，針形波束天線，扇形波束天線；

按天線極化特性：線極化天線，圓極化天線，和橢圓極化天線；按天線頻帶特性：窄頻帶天線，寬頻帶天線，超寬頻帶等；

按饋電方式：對稱天線和非對稱天線；

按天線上的電流：行波天線和駐波天線。

微帶天線是一種發(fā)展較晚的天線，可以分成三種基本類型：微帶貼片天線，微帶行波天線，微帶縫隙天線。其中，微帶貼片天線又根據(jù)不同的貼片形狀分為：正方形，矩形，五角形，三角形，圓形，橢圓形，圓環(huán)形等。

2. 研究天線的基本方法

研究天線問題實質(zhì)是研究天線所產(chǎn)生的空間電磁場分布，以及由空間電磁場分布所決定的天線特性?？臻g任一點電磁場滿足電磁場方程------Maxwell方程和邊界條件，也就是說天線研究的問題是求解特定條件下的麥克斯韋方程。特定條件就是激勵條件，邊界條件，和輻射條件。求解電磁場的方法通常由麥克斯韋方程直接求解或的間接法。直接法相對較難求解，而對于天線求出導體的電流分布再求空間的場分布這樣就將麥克斯韋方程變?yōu)榍蠼鈱w電流的積分問題。往往在實際問題上將條件理想化，借助計算機求得近似結(jié)果，產(chǎn)生了數(shù)值法。

數(shù)值法包含離散化的問題，原因在積分或微分方程中都是連續(xù)函數(shù)，在電子計算機所能處理的函數(shù)都是離散函數(shù)。隨著計算機的發(fā)展對微波和天線的計算方法也產(chǎn)生了許多如有限差分法、有限元法、矩量法等。

有限差分法利用差分法轉(zhuǎn)化為代數(shù)方程組，而后利用計算機求解數(shù)值，它把電磁場連續(xù)場域內(nèi)的問題變?yōu)殡x散系統(tǒng)問題，利用各離散點上的數(shù)值解來逼近連續(xù)場域內(nèi)的真實解，這種近似的計算法為有限差分法。

有限元法是將所要分析的連續(xù)場分割為很多較小的區(qū)域，這些區(qū)域單元的集合代表原來的場，然后建立每個單元的公式，再組合起來就能求得連續(xù)場的解。

矩量法（MOM）是一種將連續(xù)方程離散化為代數(shù)方程組的方法。 利用各種數(shù)值方法從而產(chǎn)生了多種電磁仿真技術(shù)。