天线设计原理：全反射网与方向图分析

"本文主要介绍了三种类型的天线网络：有源辐射网、寄生振子无源反射网和全反射网，并提供了相关的数学公式来描述它们的工作原理。这些网络主要用于优化天线阵列的辐射性能，提高定向性和能量转换效率。此外，文中还提到了天线在无线电工程中的关键作用，包括能量转换、定向辐射或接收以及适当的极化选择。" 全反射网是一种在大阵列中用于增强天线性能的技术，尤其考虑到抗风因素，不能使用单一的金属板作为反射面。通常，全反射网由平行于阵列单元振子的金属杆构成，这些金属杆能产生全反射效果，提高天线的方向性和辐射效率。当只有一层反射网时，其距离阵列面的距离应为λ/4x∆，假设可以产生全反射。利用镜像法，可以计算出不同角度的辐射特性。 有源辐射网是通过在二元阵列中添加有源半波振子，利用其电流相位超前于阵列单元90度，形成心脏形方向图，从而实现特定方向的强化辐射。阵列单元间的距离被设定为λ/4x∆，以优化相位关系。 寄生振子无源反射网则是通过调整无源振子的外接阻抗，使得二元寄生天线的最大辐射方向对准阵列的正前方。每个单元后面都有一个连接了Z2m的无源振子，以实现定向辐射。 天线在无线电工程中扮演着至关重要的角色，不仅负责能量转换，将电路中的高频电流或馈电传输线上的导行波转化为电磁波，还负责定向辐射或接收。在接收时，天线将电磁波能量转换回电路中的高频电流。良好的天线匹配和方向性至关重要，因为这直接影响到信号的发射效率和接收质量。比如，雷达天线需要具有良好的方向性以定位目标，而接收远程信号，如卫星电视，通常需要高增益、定向性强的天线，如旋转抛物面天线或阵列天线。 极化也是天线设计中的重要因素，确保天线发射或接收的电磁波具有正确的极化方式，以避免信号损失或干扰。不同的应用场景会要求不同类型的天线极化，例如线性极化、圆极化等，以适应不同类型的无线电信号传输。 天线原理与设计涉及能量转换、定向辐射、极化选择等多个方面，不同的天线网络如有源辐射网、寄生振子无源反射网和全反射网，提供了优化天线性能的不同策略，以满足各种无线电应用的需求。