天线学习笔记

donnar

1，无线天线被定义为一种结构，这种结构与一个转换区域密切相关；在这个区域中，一个行波能转换成一个自由空间波，或者相反，一个自由空间波转换成一个行波。




2，传输线是一个传输或者引导无线频率能量从一个点到另一个点的设备。在理想的无损情况下，能量被限制在线上传输，不会扩散到自由空间上去。如果传输线是短路的（short-circuited），外出的行波将被反射，反射波与外出波发生干扰，在传输线上形成一个驻波。驻波的特点是能量的聚集。




3，如果入射波和出射波完全相等，则形成纯驻波。纯驻波在一个周期内，能量集中的状况在完全电场和完全磁场之间来回振荡2次。这种能量形态被称为谐振电路，或者谐振器resonator。




4，天线负责发射或者接收能力，传输线负责引导能量，而谐振器负责储存能量。




5，当一个行波通过一条开口的传输线时，就会发射出自由空间无线电波。行波是二维平面波，而自由空间无线电波是三维球形波。只要传输线的2根线之间的距离远小于波长，那么平面行波在传输过程中就几乎没有损耗；当传输线的两条线之间的距离逐渐变大并最终形成开口时，电波就开始向自由空间发射。因此开口的传输线相当于一个天线。




6， 从左侧的传输线的角度看，天线是一个阻抗（impedance）为Z的2终端电路单元（2-terminal circuit element），其中Z包含的电阻部分（resistive component）被称为辐射电阻（radiation resistance，Rr）；从右侧的自由空间角度来看，天线的特征可以用辐射方向图（radiation pattern）或者包含场量的方向图。Rr不等于天线材料自己的电阻，而是天线、天线所处的环境（比如温度）和天线终端的综合结果。




7，影响辐射电阻Rr的还包括天线温度（antenna temperature，TA）。对于无损（loseless）天线来说，天线温度TA和天线材料本身的温度一点都没有关系，而是与自由空间的温度有关。确切地说，天线温度与其说是天线的固有属性，还不如说是一个取决于天线“看到（looking at）”的区域的参数。从这个角度看，一个接收天线可以被视作能遥感测温设备。辐射电阻Rr和天线温度TA都是标量（scalar quantity）。另一方面，辐射方向图包括场变量或者功率变量（功率变量与场变量的平方成正比），这两个变量都是球体坐标θ和Φ的函数。