天线理论与阵列
天线将受引导信号转换为辐射波，反之亦然，其特征在于方向图、增益和阻抗，并组合成阵列以实现方向性。
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Definition
天线理论研究能有效辐射或接收电磁波的设备，通过辐射方向图、方向性、增益、阻抗和极化来量化其性能，而阵列则将多个单元组合起来以控制辐射波束的形状和方向。
Scope
本主题涵盖辐射结构工程：线性和孔径天线、辐射方向图、方向性和增益、辐射电阻、输入阻抗和带宽、极化、发射和接收的互易性，以及天线阵列及其阵列因子、波束控制和波束赋形。它将辐射理论应用于实际的通信和传感系统。
Core questions
- 天线的辐射方向图和增益是如何确定的？
- 为什么发射和接收特性通过互易性相关联？
- 单元阵列如何控制和塑造波束？
Key concepts
- 辐射方向图
- 方向性
- 增益
- 辐射电阻
- 输入阻抗
- 互易性
- 阵列因子
- 波束赋形
Key theories
- 天线参数和互易性
- 天线由辐射方向图、方向性、增益、辐射电阻和阻抗来描述，并且根据互易性，其发射和接收方向图是相同的。
- 阵列因子和波束赋形
- 天线阵列的组合方向图是单元方向图乘以由单元间距和相位设定的阵列因子，从而可以使波束变窄并进行电子控制。
Clinical relevance
天线设计支持移动和卫星通信、雷达和遥感、射电天文阵列、无线电力和RFID，以及雷达医学和磁共振成像中使用的相控阵和线圈设计。
History
赫兹的偶极子和环形天线是首批天线，马可尼将其放大用于远距离无线通信。20世纪的工作产生了八木-宇田设计等定向阵列，詹斯基的天线探测到宇宙无线电波，开创了射电天文学；相控阵后来实现了电子波束控制。
Key figures
- Guglielmo Marconi
- Heinrich Hertz
- Karl Jansky
Related topics
Seminal works
- balanis2016
- kraus2002
Frequently asked questions
- 什么是天线增益？
- 增益衡量天线在其首选方向上集中辐射功率的强度，与各向同性辐射器相比，它结合了方向性和效率。
- 阵列如何在不移动的情况下控制其波束？
- 通过调整馈入每个单元的信号的相对相位，阵列可以改变单元贡献相长叠加的方向，从而实现波束的电子控制。