縫隙天線

 新聞資訊     |      2019-02-15 15:44

縫隙天線
        縫隙天線是在導(dǎo)體面上開縫形成的天線，也稱為開槽天線。典型的縫隙形狀是長條形的，長度約為半個波長。縫隙可用跨接在它窄邊上的傳輸線饋電，也可由波導(dǎo)或諧振腔饋電。這時，縫隙上激勵有射頻電磁場，并向空間輻射電磁波。

介紹
       近年來，平板縫隙天線因其低剖面，可集成化，容易組陣等特點，受到了人們廣泛關(guān)注與研究。縫隙天線是在波導(dǎo)、金屬板、同軸線或諧振腔上開縫隙，電磁波通過縫隙向外部空間輻射的天線。其特點是重量輕，具有良好的平面結(jié)構(gòu)，易于與安裝物體共形。縫隙陣列天線的口徑面幅度分布容易控制，口徑面利用率高，可以實現(xiàn)低副瓣或極低副瓣。同時，縫隙天線還具有結(jié)構(gòu)牢固、簡單緊湊、易于加工、饋電方便、架設(shè)簡單等優(yōu)勢。

特點和優(yōu)勢
        平面天線以其低剖面，可集成化，易組陣等特點越來越受到人們的青睞?？p隙平板天線是一種典型的平面天線，正好迎合了現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)發(fā)展的趨勢和要求，受到人們的廣泛關(guān)注與研究?？p隙天線是在金屬板、波導(dǎo)管、同軸線或諧振腔上開縫隙，電磁波通過縫隙向外空間輻射，從而構(gòu)成的一種口徑天線。其最大的特點是低剖面，具有良好的平裝結(jié)構(gòu)，易于與安裝物體共形，因而被稱為“薄紙”天線。縫隙陣列天線對天線口徑面內(nèi)的幅度分布容易控制，口徑面利用率高，體積小，重量輕，可以實現(xiàn)低或極低副瓣。同時，縫隙天線還具有結(jié)構(gòu)牢固、簡單緊湊、易于加工、造價經(jīng)濟、饋電方便、架設(shè)簡單以及可隱蔽性、可裝飾性等優(yōu)勢'。

通常用的縫隙天線有兩種類型，一種是開在金屬平板上的縫隙一平板縫隙天線一種是開在波導(dǎo)壁上的縫隙一波導(dǎo)縫隙天線。近年來，波導(dǎo)縫隙陣列天線由于其低損耗、高輻射效率和性能穩(wěn)定等一系列突出優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用，而平板縫隙天線卻因為損耗較大，功率容量低，效率不高，發(fā)展較為緩慢。
工作原理
無限大和無限薄的理想導(dǎo)電平面上的縫隙稱為理想縫隙。理想縫隙上的電場與縫隙的長邊垂直，其振幅在縫隙的兩端下降為零。這一電場分布與具有相同尺寸的導(dǎo)體振子（稱為互補振子）上的磁場分布(即電流分布)完全一樣。
          根據(jù)電磁場的對偶性可知，理想縫隙所輻射的電磁場與互補振子產(chǎn)生的電磁場具有相同的結(jié)構(gòu)，只是振子的電場矢量對應(yīng)于縫隙的磁場矢量，振子的磁場矢量對應(yīng)于縫隙的電場矢量而已。因此。縫隙在yz平面內(nèi)的方向圖為8字形，而在xy平面內(nèi)的方向圖為圓形。理想縫隙的輸入阻抗與互補振子的輸入阻抗之積為z0/4，z0為周圍媒質(zhì)的波阻抗。對于有限導(dǎo)體平面或曲面上的實際縫隙，只要導(dǎo)體面尺寸比波長大得多，特別是縫隙窄邊方向的尺寸較大，曲率較小，則其基本特性便近似于理想縫隙。
分類
        利用多個縫隙可構(gòu)成縫隙陣?？p隙陣有兩類：諧振陣和非諧振陣。諧振陣中各縫隙是同相激勵的；非諧振陣中各縫隙有一定相位差，因而其最大輻射方向不是在陣的法線方向，而是與法線成一角度。非諧振陣的優(yōu)點是頻帶較寬。
用途
縫隙天線一般用于微波波段的雷達、導(dǎo)航、電子對抗和通信等設(shè)備中，并因能制成共形結(jié)構(gòu)而特別適宜于用在高速飛行器上。中國第一顆人造衛(wèi)星就使用了縫隙天線。60年代以來，波導(dǎo)縫隙陣天線（包括形成相位掃描或頻率掃描的面陣），因易于控制各縫隙的激勵以得到特定的口徑場分布，結(jié)構(gòu)簡便，已獲得迅速的發(fā)展和應(yīng)用。超低副瓣天線（副瓣電平低于－40分貝）就是在60年代后期用波導(dǎo)縫隙陣首先實現(xiàn)的。
        縫隙天線由于其特點而被廣泛地應(yīng)用于地面、艦載、機載、導(dǎo)航、氣象、港管、信標和彈載雷達以及移動通信、衛(wèi)星廣播等領(lǐng)域。隨著共形天線的理論和實踐的發(fā)展，縫隙天線的使用將占有更加重要的地位。對于運動物體所用天線，縫隙天線可以說是理想的選擇，因為它可以與物體的表面做得平齊，沒有凸起部分，用于快速飛行器表面時不會帶來附加的空氣阻力，既隱蔽又不影響物體的運動。因而，縫隙天線可以用于外空間的飛行體以及地面、水面、空中快速移動的物體。
         目前，通信技術(shù)、無線局域網(wǎng)以及點對點微波通信服務(wù)等無線通信技術(shù)正飛速度發(fā)展，這對于與之相適應(yīng)的天線的需求也越來越大。這類天線普遍要求低成本、易于制造、便于安裝調(diào)校。而這些通信業(yè)務(wù)往往在城市、樓群之間、建筑物之中進行，由于建筑物結(jié)構(gòu)的多樣性和空間分隔，對天線的結(jié)構(gòu)和性能還有更多的要求，對天線的數(shù)量也有更多的需求，一個現(xiàn)代化的大型建筑物內(nèi)常常需安裝數(shù)十甚至數(shù)百的各類天線。用于室內(nèi)安裝的天線，一般安裝于室內(nèi)墻頂或墻壁上，采用小型平面天線不但便于安裝，而且易于實現(xiàn)隱蔽或進行裝飾。同時，采用平面縫隙天線還可以方便地實現(xiàn)波束可調(diào)性，以實現(xiàn)對室內(nèi)特定區(qū)域的覆蓋，從而少電磁輻射，提高輻射效率，避免不必要的電磁傷害?？梢姡矫婵p隙天線的以其獨特的優(yōu)點，應(yīng)該能夠在這些新的通信技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮應(yīng)有的作用。