天线原理习题解析与方向图设计

"天线原理与设计习题集" 这些习题主要涵盖了天线理论的基础概念，包括天线的方向图、辐射场、元天线、叠加原理、电流分布与辐射场的关系、方向图函数的计算以及方向性系数等重要知识点。 1. 天线辐射电磁场的计算：习题中涉及的元天线，其矢量磁位表达式用于计算远区辐射场，这是理解天线辐射特性的基础。通常，天线的辐射场可以通过麦克斯韦方程组和边界条件推导得出。 2. 波动方程的验证：球面波函数需满足波动方程，这是电磁波传播的基本定律。通过验证，可以加深对波动方程本质的理解。 3. 对称线天线的辐射场分析：利用元天线辐射场的叠加原理，可以计算不同电流分布（均匀分布和三角形分布）的天线组合的远区辐射场和方向图，这展示了天线阵列设计中的重要概念。 4. 对称振子的辐射特性：对称振子是一种常见的天线类型，其电流分布影响辐射场和方向图。通过导出远区辐射场、方向图函数，可以分析天线的辐射性能，特别是当它沿特定轴向放置时，其E面和H面的方向图会有所不同。 5. 直导线天线的方向图：长度为λ/2的直导线天线具有特定的辐射模式，通过计算其方向图函数，可以理解天线在不同方向上的辐射强度。 6. 方向性系数的计算：方向性系数是衡量天线集中辐射能力的重要参数，通过积分归一化方向图函数可以得到。这个习题要求计算几种不同情况下的方向性系数，包括元天线和其他特定方向图函数的天线。 7. 二元半波振子阵的方向图：二元阵列的馈电电流关系会影响整个阵列的方向图，通过求解二元阵的方向图函数，可以预测阵列的辐射特性，特别是在E面的方向图。 8. 三付对称振子的辐射特性：多单元天线阵列的设计需要考虑单元间的相互作用，这直接影响阵列的方向图。计算并绘制三付对称振子的辐射特性，有助于理解阵列合成方向图的复杂性。 这些习题提供了深入理解天线原理与设计的机会，涵盖了从基本概念到高级应用的多个层次，对于电磁场和无线通信领域的学习者来说，是一份宝贵的参考资料。