第一讲口径天线的基本理论与分析方法
天线的基本理论与分析方法第一讲面天线的基本理论与分析方法
在较高频率的微波波段，由于线天线的天线单元尺寸很短，在组成天线阵列的过程中，加工和安装都有很大难度，且增益低，因此很少使用线天线，而广泛使用面天线，如喇叭天线，抛物面天线等。面天线在雷达、微波中继、导航、卫星通信、射电天文等无线电技术中广泛使用。一、口径面天线基本理论基本假设：线天线为细线形式，电流沿导线流动。面天线，如喇叭天线，抛物面天线，等效理解为口径面上分布面电流与面磁流。多工作在微波频段。面天线，顾名思义，因为这类天线所载的电流是分布在金属面上的，而金属面的口径尺寸远大于工作波长。口径面天线单元是虚拟单元（惠更斯元），是连续的、不能单独使用（理论上可以），理论上可以无限分割。口径面天线形成的波束多为笔状波束，适用于高定向性天线，其方向图主瓣在很小的立体角范围内，并且对其峰值场强大致是对称的。
口径面口径面
图1喇叭天线和抛物面天线的口径面面天线一般都由两部分构成：1、初级馈源，它的作用是将无线电设备中的1
f第一讲口径天线的基本理论与分析方法高频电磁能量转换为向空间辐射的电磁能量，通常由对称振子或喇叭构成；2、辐射口面，作用是将初级馈源辐射的电磁波形成所需要的方向性波束，常见的有喇叭口面、抛物面口面等。对于面天线而言，由于辐射（或接收）的电磁能量都必须经过其口面，因此，有理由将口面看成是面天线辐射场的（等效）源。尽管面天线辐射场的真实源并不在口面上（对喇叭天线：场源为馈电波导中的导行波；对旋转抛物面天线：场源为置于焦点处的初级辐射器），但是惠更斯原理却为“口面等效源”提供了理论依据，进而成为分析面天线的理论基础。二、面天线的基本问题面天线的基本问题，是确定它的辐射电磁场。
1、问题的描述在自由空间∈∈o、o中，有一个封闭曲面S由两部分组成：S1面是理想导体σ→∞，S2为一假想的空气面，S面围成体积Vi之外为Va。在Vi内有电流源Jie和磁流源Jim，如喇叭内的激励头，抛物面的馈源喇叭等。简化描述：面天线金属面S1金属面的口径面S2，由于金属面S12
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f第一讲口径天线的基本理论与分析方法上的场为零，面天线的问题就转化为金属面的口径面S2的辐射。2、内部问题与外部问题内部问题：求解Vi内部的电磁场而与Vi之外即Va无关；外部问题：根据求得的内部场（通常为S面r