在导体面上开缝形成的天线,也称为开槽天线。典型的缝隙形状是长条形的,长度约为半个波长。缝隙可用跨接在它窄边上的传输线馈电,也可由波导或谐振腔馈电。这时,缝隙上激励有射频电磁场,并向空间辐射电磁波。
介绍
近年来,平板缝隙天线因其低剖面,可集成化,容易组阵等特点,受到了人们广泛关注与研究。缝隙天线是在波导、金属板、同轴线或谐振腔上开缝隙,电磁波通过缝隙向外部空间辐射的天线。其特点是重量轻,具有良好的平面结构,易于与安装物体共形。缝隙阵列天线的口径面幅度分布容易控制,口径面利用率高,可以实现低副瓣或极低副瓣。同时,缝隙天线还具有结构牢固、简单紧凑、易于加工、馈电方便、架设简单等优势。
特点和优势
平面天线以其低剖面,可集成化,易组阵等特点越来越受到人们的青睐。缝隙平板天线是一种典型的平面天线,正好迎合了现代无线通信系统发展的趋势和要求,受到人们的广泛关注与研究。缝隙天线是在金属板、波导管、同轴线或谐振腔上开缝隙,电磁波通过缝隙向外空间辐射,从而构成的一种口径天线。其最大的特点是低剖面,具有良好的平装结构,易于与安装物体共形,因而被称为“薄纸”天线。缝隙阵列天线对天线口径面内的幅度分布容易控制,口径面利用率高,体积小,重量轻,可以实现低或极低副瓣。同时,缝隙天线还具有结构牢固、简单紧凑、易于加工、造价经济、馈电方便、架设简单以及可隐蔽性、可装饰性等优势'。
工作原理
无限大和无限薄的理想导电平面上的缝隙称为理想缝隙。理想缝隙上的电场与缝隙的长边垂直,其振幅在缝隙的两端下降为零。这一电场分布与具有相同尺寸的导体振子(称为互补振子)上的磁场分布(即电流分布)完全一样。
根据电磁场的对偶性可知,理想缝隙所辐射的电磁场与互补振子产生的电磁场具有相同的结构,只是振子的电场矢量对应于缝隙的磁场矢量,振子的磁场矢量对应于缝隙的电场矢量而已。
分类
用途
缝隙天线一般用于微波波段的雷达、导航、电子对抗和通信等设备中,并因能制成共形结构而特别适宜于用在高速飞行器上。中国第一颗人造卫星就使用了缝隙天线。60年代以来,波导缝隙阵天线(包括形成相位扫描或频率扫描的面阵),因易于控制各缝隙的激励以得到特定的口径场分布,结构简便,已获得迅速的发展和应用。超低副瓣天线(副瓣电平低于-40分贝)就是在60年代后期用波导缝隙阵首先实现的。
缝隙天线由于其特点而被广泛地应用于地面、舰载、机载、导航、气象、港管、信标和弹载雷达以及移动通信、卫星广播等领域。随着共形天线的理论和实践的发展,缝隙天线的使用将占有更加重要的地位。对于运动物体所用天线,缝隙天线可以说是理想的选择,因为它可以与物体的表面做得平齐,没有凸起部分,用于快速飞行器表面时不会带来附加的空气阻力,既隐蔽又不影响物体的运动。因而,缝隙天线可以用于外空间的飞行体以及地面、水面、空中快速移动的物体。