天线基础-天线原理、定义和分类
定义：天线是用于电磁波转换的装置，能有效地向空间某一方向发射或接收电磁波。它是无线电设备中发射或接收电磁波的关键部件，将传输线上传播的导波转换为自由空间中传播的电磁波，反之亦然。
无线电发射机输出的射频信号通过馈线输送到天线，并以电磁波的形式发射出去，电磁波到达接收点后被天线接收，并通过馈线发送到无线电接收机; 。
通常，天线是可逆的，既可用于发射又可用于接收，且发射和接收的基本特性参数相同。
天线的基本原理涉及LC环路谐振。
LC环路具有很高的“品质因数”，可以吸收和“放大”（实际上是转换）外部信号，即使在外部电场很弱的情况下，也可以感应出很强的“振荡信号”。
根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场在周围空间产生变化的磁场，变化的磁场又产生变化的电场，两者相互依赖，以一定的速度向空间辐射出去。
对于给定中心点的对称偶极子天线，其结构类似于开路传输线。
与开路端子并联的两线传输线在两个导体中具有驻波电流分布。
当两条线之间的距离远小于波长时，两条线上的反相电流产生的电磁场在两条线外的周围空间中相互抵消，辐射较弱。
随着两条线逐渐拉长，辐射逐渐增强。
当两根导线完全打开时，开臂中的电流方向相同，辐射大大增强。
对称振荡器后面未开口的部分用作天线馈电传输线。
半波对称振子是天线的基本辐射单元。
两个臂的长度相同，每个臂是波长的四分之一，全长是波长的一半。
波长越长，半波振荡器越大。
在短波、超短波或微波频段，半波振荡器用作天线、天馈线或天线阵列振荡器。
当天线的长度为波长的一半时，称为偶极天线。
在印刷电路板中，主要用作天线的导体只有波长的一半，但仍具有相同的性能。
将接地层放置在导体下方会产生一个与导体长度相同的镜子，组合起来充当偶极天线。
在实际仿真中，微带天线的谐振频点通常为半波长的0.75倍左右，因此在仿真微带天线时，通常为真空中半波长的0.8倍，带状天线波长的一半。
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天线分类包括按照工作性质、用途、特性、频段、载体、外观等不同条件进行分类。
按工作性质分为发射、接收或发射、接收共用天线；按用途分为通信、广播、电视、雷达、导航、测向等天线； 根据特性，分为定向、全向、针束、扇形束等；根据偏振特性分为线性极化（垂直或水平）、圆极化和椭圆极化天线； 按频段特点分为窄带、宽带、超宽带天线，分为车载、机载、星载、导弹； 天线承载； 按形状分为鞭形、T形、Γ形、V形、菱形以及环形、螺旋形、波导口、波导槽、喇叭形、反射面、八木形、周期形等对数、阵列等天线。
阵列天线又分为线性阵列、平面阵列、安装在载体表面的共形阵列天线等。
2021-08-04微波工程1-传输线S参数
电场对皮肤的影响：电场产生电流密度，与第一个电流相反，电流密度增加，电流趋向于导体的表面。传输线：利用电磁信号传输能量并形成不同部分的信号。
常见的射频传输线包括平行线、同轴线、波导线和微带线。
特性阻抗Zc：传输线上电压纹波与电流纹波路径的比值，或者说是入射电压纹波与入射纹波之比，表示为：Z0=R0+jX0，其中R0代表特征电阻，X0 代表它。
适当的倒数 传播常数：决定波的传播（衰减常数加上相位常数）。
输电线路边界条件：包括终端条件、电源条件、电源和障碍条件。
传输线阻抗公式的性质：半周期阻抗迭代、1/4周期阻抗反演和阻抗变换。
均匀损耗传输线具有三种工作状态： 1）当负载阻抗ZL等于特性阻抗Z0时，传输线工作在波动状态（全匹配状态）。
此时只有入射波，电流的电压和幅值不发生变化，相位沿传播方向减小； 加载 2）当负载阻抗ZL等于0、无穷大或纯虚数时，传输线工作在波动状态（ZL=0，Г=-1）。
此时，直线上的入射波和反射波的振幅相等，驻波的波腹是入射波的2倍，没有波节； 节点电压的阻抗为零。
3）当负载阻抗ZL等于电阻R0加jXL时，直接传输工作在波动状态。
行波驻波的波腹小于入射波的两倍，且波节不为零； 入射波：波以速度Vp沿正z方向传播。
波浪以相反的方向传播。
概念分析：变量分离法、归一化分析、共轭互易和镜像定理。
波的类型（场结构、模式）通过传输线传输。
反射系数Г：反射波与入射波（电压或电流）的比值Г=（ZL-Z0）/（ZL+Z0）。
审议 驻波比ρ：线路上电压最大值与最小值的比值，失配程度ρ=(1+Г)/(1-Г)，为无量纲实数，大于比 1 匹配时为 1，此时总思想为无穷大。
回波损耗RL（dB）：反射波的功率与入射到传输线端口的功率之比，表示端口失配引起的反射损耗的程度。
RL=-20log|Г|dB。
IL 插入损耗：由于在传输系统中任何位置添加引擎或分支电路而导致的能量或增益损失。
它是通过设备的射频信号的输出功率与输入功率的比值。
短路线-谐振器：短路线处于驻摇状态，电压与电流的相位差为π/2/2，呈现串联谐振。
参数S：S矩阵（散射矩阵）：表征网口的激励/响应关系。
通过测量射频，无法方便地直接测量端口的电压和电流，通常测量的是入射波的功率。
由于辐射和反射的考虑，直接测量开路和短路更加方便，因此测量S矩阵更加直接。
测试S参数的三点法：分别测量负载相等、开路、短路时的输入反射系数，即可确定双口互易网络的分散参数（S12=S21） ）。
定理独特的电磁场：包括封闭表面上的切向电场或切向磁场与内部区域的电磁场相互关联的三个定理，以及数据中切向电场或切向磁场之间的关系。
场不连续区域中表面与切向磁场之间的关系。
横向线可分为横向问题和纵向问题：横向问题对应满足场横向因子的方程； TEM模式：横向电磁波，无纵向场分量，横向场与静态场相同，只能存在于多导体系统中。
TE模式：Ez=0，Hz不为0； 相速度：等相平面沿传输线纵向移动的速度（大于光速）。
群速度：几个频率的波 群速度（信号）是指能量信号传播的速度。
色散：速度随频率变化的属性（色散）。
波导延迟（相位延迟）：沿波的纵向两个相邻等相位面之间的距离，或等相位面在一个周期内传播的距离。
对于 TEM 波，它 = 空间 = 波长。
波阻抗：相互正交的横向电模与横向磁场的比值。
对于TEM波，它等于波的介电阻抗，例如空气中的376.7欧姆。
射频环境的模型本质上是电磁场问题，采用网络方法：将射频环境分解为传输线和不连续点的组合，然后分别对传输线和不连续点进行建模。
传输线模型：传输线相当于双线，有自己的参数——阻抗和传播常数。
一方面，一条传输线相当于一条双线，多条传输线相当于许多条传输线。
不连续性模型：可以使用等效质量电路模型，或者可以使用矩阵网络表示。
模型中，射频电路相当于由传输线和不连续网络组成的电路。
利用电路理论可以对射频电路进行分析和排序，将“场模式”转化为“路径”，将复杂的三维电磁场问题转化为一维电路问题。
