關(guān)于天線

通信，雷達(dá)，導(dǎo)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(gè)高頻電路并不一定作為天線，因?yàn)樗妮椛浠蚪邮招士赡芎艿汀Ｋ蕴炀€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(dǎo)線就不能作為天線，因?yàn)樗谥車臻g激發(fā)的電磁場(chǎng)很弱。但改進(jìn)結(jié)構(gòu)后可變?yōu)樘炀€。終端開路的平行雙導(dǎo)線，線上的電流呈駐波分布，在兩根相互平行的導(dǎo)線上電流方向相反，線間距遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)，它們所激發(fā)的電磁場(chǎng)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(huì)逐漸增強(qiáng)發(fā)，當(dāng)兩線完全張開時(shí)，張開的兩臂上電流方向相同，它們?cè)谥車臻g激發(fā)的電磁場(chǎng)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(qiáng)，形成一種輻射，這種機(jī)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(jìn)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(dá)天線，導(dǎo)航天線，測(cè)向天線，廣播天線，電視天線等；

按天線方向特性：強(qiáng)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(duì)稱天線和非對(duì)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(shí)質(zhì)是研究天線所產(chǎn)生的空間電磁場(chǎng)分布，以及由空間電磁場(chǎng)分布所決定的天線特性。空間任一點(diǎn)電磁場(chǎng)滿足電磁場(chǎng)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(lì)條件，邊界條件，和輻射條件。求解電磁場(chǎng)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(duì)較難求解，而對(duì)于天線求出導(dǎo)體的電流分布再求空間的場(chǎng)分布這樣就將麥克斯韋方程變?yōu)榍蠼鈱?dǎo)體電流的積分問題。往往在實(shí)際問題上將條件理想化，借助計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)所能處理的函數(shù)都是離散函數(shù)。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展對(duì)微波和天線的計(jì)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(jì)算機(jī)求解數(shù)值，它把電磁場(chǎng)連續(xù)場(chǎng)域內(nèi)的問題變?yōu)殡x散系統(tǒng)問題，利用各離散點(diǎn)上的數(shù)值解來逼近連續(xù)場(chǎng)域內(nèi)的真實(shí)解，這種近似的計(jì)算法為有限差分法。

有限元法是將所要分析的連續(xù)場(chǎng)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(chǎng)，然后建立每個(gè)單元的公式，再組合起來就能求得連續(xù)場(chǎng)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)。