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基本天线理论的问题

基本天线理论的问题 微波工程仿真
2025-01-15
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在时域中描述天线的性能一直是个问题。例如,在 IEEE 天线术语标准定义中不存在标准定义。使得超宽带 (UWB) 天线制造商难以将其天线相互比较。这与频域中的情况形成鲜明对比,在频域中,通常使用增益或已实现增益。由于没有公认的标准,UWB 天线的发展受到阻碍。为了解决这个问题,仔细研究了天线方程。

目录



  • 天线方程
  • 基本天线理论开发中的问题
  • 参考文献



Antenna Equation

As shown below👇

天线方程

天线工作和传播过程简单的描述如下图所示,


这里描述最简单的情况,只考虑视轴上的主要偏振和远场。场和波在频域中使用双端口网络公式表示,其中端口 2 是辐射端口。天线是线性且时不变的。输入和输出为

Zo1是输入端口的实际参考阻抗(通常为50Ω),η是周围介质的实际阻抗(通常是120πΩ),Z~in是天线的复阻抗。V~inc是入射电压波,V~rec是接收电压波,E~inc为天线处的入射平面波电场,E~rad为辐射远电场。

天线的两个输入和两个输出通过天线方程彼此相关,

在时域中,这些分别成为反射脉冲、天线脉冲和雷达散射脉冲响应。该矩阵被称为广义天线散射矩阵(GASM),是对天线性能的完整描述。



基本天线理论开发中的问题

1、如何将天线增益与有意义的相位相结合?

2、什么是增益的时域模拟?

3、如何将雷达截面(RCS)与有意义的相位相结合?

4、RCS的时域模拟是什么?

5、如何使用信号流图来简化和解决更复杂的天线问题,例如

由任意阻抗源驱动的天线

接收任意阻抗负载的天线

带有匹配电路的天线

任意载荷下天线的雷达散射

两个天线的问题,即如何将Friis传输方程重新表述为包括幅度和相位的功率波表达式。

6、应该如何描述泄漏电子设备的耦合和辐射?

7、如何描述发射和接收中的天线带宽?

8、如何在时域中描述天线方向图?

9、如何描述波导馈电天线阵列中的互耦?

10、天线增益和实际增益哪个更可取?

如果希望建立新的标准定义,不仅需要解决这些难题,还需要用最简单的方程来解决。这就是本文提出的主张。



参考文献



[1] E. G. Farr, “Ten Fundamental Antenna-Theory Puzzles Solved by the Antenna Equation: A remarkable array of solutions,” IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 64, no. 1, pp. 61–71, Feb. 2022, doi: 10.1109/MAP.2021.3073130.


        



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微波工程仿真
关注数学、电磁理论、微波射频、电路、工业设计等内容以及相关的仿真、设计工具软件。
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