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微带天线
微带天线是近30年来逐渐发展起来的一类新型天线。早在1953年就提出了微带天线的概念,但并未引起工程界的重视。在50年代和60年代只有一些零星的研究,真正的发展和使用是在70年代。常用的一类微带天线是在一个薄介质基(如聚四***乙烯玻璃纤维压层)上,一面附上金属薄层作为接地板,另一面用光刻腐蚀等方法作出一定形状的金属贴片,利用微带线和轴线探针对贴片馈电,这就构成了微带天线。
微带天线由很薄的金属带(贴片)以远小于波长的间隔置于一接地面上而成,微带贴片这样设计是为了在贴片的侧射方向有最大的辐射,这可以通过选择不同的贴片形状激励方式来实现。选择不同的贴片组形状还可以实现端射辐射。微带贴片与接地面之间有一介质薄片(称为基片)隔开。
器件尺寸/工作波长即电尺寸。该值较大叫电大尺寸;反之,电小尺寸。比如通常的低频率信号在一个网路中工作的时候,由于其波长很大,所以在器件尺寸范围内的电信号(电压或者电流)的振幅以及相位几乎保持不变,这是因为在一个波长范围内波的相位才变化2π,但是器件尺寸很小,固相位变化远小于2π;相反,如果工作于微波频段(-300GHz),那么由于其频率很高,波长很短,故器件尺寸有可能是波长好几倍甚至上百倍,试想一下,如此的话,那么在器件尺寸内的话,器件上的相位变化就可能变化好上百π了,如此器件电信号相位就变化很大。
天线的尺寸等于或等于波长的倍数是,接受效率最高。
一段金属导线中的交变电流能够向空间发射交替变化的感应电场和感应磁场,这就是无线电信号的发射。相反,空间中交变的电磁场在遇到金属导线时又可以感应出交变的电流,这对应了无线信号的接收。
在电台进行发射和接收时都希望导线中的交变电流能够有效的转换成为空间中的电磁波,或空间中的电磁波能够最有效的转换成导线中的交变电流。这就对用于发射和接收的导线有获取最佳转换效率的要求,满足这样要求的用与发射和接收无线电磁波信号的导线称为天线。
理论和实践证明,当天线的长度为无线电信号波长的1/4时,天线的发射和接收转换效率最高。因此,天线的长度将根据所发射和接收信号的频率即波长来决定。只要知道对应发射和接收的中心频率就可以用下面的公式算出对应的无线电信号的波长,再将算出的波长除以4就是对应的最佳天线长度。
注意:只要在金属体内有交变的电流,该金属体就要向空间辐射电磁波;反之,只要空间中有一定强度的电磁波信号,就会在该空间中的金属体上感应出交变的电流。天线与一般金属体的不同之处在于,天线强调了将金属体内交变电流最有效的转变成空间的电磁波或将空间的电磁波最有效的转变成金属体中的交变电流信号。
天线的有效长度和有效面积可以用来表征天线辐射或接收电磁波的能力。接收天线上的感应电压与其有效长度成正比;辐射或接收电磁波的功率与有效面积成正比。
原理上讲,有效面积也可以根据天线作接收和作发射时的两种情况来定义,但是从接收天线的观点引入最方便。有效面积定义为:在天线的极化与来波极化完全匹配以及负载与天线阻抗共轭匹配的状态下,天线在某方向上接收并传输至负载的功率与入射的均匀平面波功率密度之比。
,接收天线所接收的功率可以看作是一个面积为的口径面所吸收的入射波的能流;而有效面积表示接收天线吸收相同极化的外来电磁波的能力,一般情况下有效面积与来波方向有关,但是当接收天线最大指向与来波方向