天线理论的物理基础

      任何变化电流都能产生电磁辐射,起着天线的作用。但是,它们不一定是天线,因为具体的天线对效率、频宽、方向性等有一定的要求。在天线结构上激发交变电流,一般有两种方法:一是在天线的二端加上交变电压。例如,在半波振子中间加上交变电压来激发天线上的电流分布。这实际上就是使半波振子强迫振荡而形成的。另一则是用电磁波入射到天线结构,在其上激发电流。例如,在反射面天线中,从原辐射器发出的电磁波入射到反射面,在其上激发电流,后者产生电磁辐射;对人射波来说,反射面是一个散射体,散射波包括反射波和绕射波。又例如卫星通信的地面站天线一般都采用双反射面天线(称为卡赛格伦天线),其中原辐射器所发出的电磁波先入射到一个单叶的双曲面上,后者的散射(主要是反射)波再入射到一个抛物面上并在其上激发电流,后者产生散射场(其主要部分是反射场或反射波)。由此可见,反射面天线在理论上是一种电磁波的散射问题(一般称为电磁波的散射绕射问题,确切地说应该说是电磁波的散射问题),波导口天线也是基于电磁波的散射绕射理论,因为波导中的电磁波传输到波导口经由开口散射绕射形成波导口天线的辐射场。喇叭天我也有类似的情形。线状天线如八木天线中的无源振子从物理上看也是散射体。因此,天线理论在很多情形下是与电磁波的散射绕射分不开的。对于天线阵来说,尤其是对于线形阵,依靠电磁场的相互干涉来取得和控制方向性,而在面天线方面则依靠反射面的聚焦作用来获得方向性。
          总之,在天线结构上加外电压激发强迫振荡电流,产生辐射,将电磁波入射到天线结构引起感应电流产生辐射场是天线的基本概念。

 

[1]任朗.近代天线理论及其发展趋势[J].通信学报,1981(04):73-79+99.