基片集成波导馈电的电磁互补偶极子天线研究(5)
天线的方向性和阻抗特性均与频率有关。实际天线总要在一个频率范围内工作，天线的各种参数在偏离中心频率时往往要发生变化，从而影响天线的特性及功能。在工程实际中。常根据采用此天线的无线电设备的技术要求，规定天线各参数的允许变化范围。天线各参数不超过允许变化范围所对应的频率范围，称为天线的工作频带宽度——带宽。显然，不同的参数应有不同的频率变化范围，统一用一个频率变化范围来满足各种参数的技术要求将使天线的频带非常窄。这并不合理，对某种特定的天线而言，可能其中一个参数对带宽起主要限制作用。在工程中，常考虑的是阻抗特性带宽，即馈线上驻波比的带宽。除驻波比带宽外还有一些其它参数，如极化特性、有效长度、面积利用系数等等。
2.2 电磁互补偶极子天线的基本原理和分析方法
2.2.1 偶极子天线
偶极子天线用来发射和接收固定频率的信号。虽然在平时的测量中都使用宽带天线，但在场地衰减和天线系数的测量中都需要使用偶极子天线。
垂直天线实际上是一种偶极子天线。偶极天线由两根导体组成，每根为1/4波长，即天线总长度为半波长。所以偶极子天线叫半波振子。偶极天线的振子可以水平位置，也可垂直位置。它的方向图以馈电点为对称。馈电点在半波振子的中心。馈电点的阻抗为纯电阻，近似75Ω(约73Ω)。如果把两个1/4波长的振子延长再折回到中心，并连接在一起，则成了一个折叠偶极子天线，简称折叠振子。折叠偶极子天线的阻抗也是纯电阻近似300Ω(约290Ω)，显示出较高的输入阻抗，与平行馈线构成的高阻传输天线在很多场合得到运用。把偶极子天线直起来，垂直于地面，则成垂直天线。如果“去掉”下部的1/4λ振子，则成不对称垂直天线。 这种情况是基于两个假设：（1）地面为“镜面”，地底下有1/4λ振子的“镜像”；（2）振子离开地面有足够的高度h。常用的垂直天线都是不对称天线，在水平向上各向同性。一种特殊的垂直天线，1/4λ振子辐射器下部还有四个径向单元。它用于40米和80米频段有较好的电离层反射效果。这种天线有个专门的名字叫马可尼天线。
半波偶极子天线是一种结构简单的基本线天线，也是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线之一。导线的直径远小于工作波长，天线的激励是等幅反向的电压信号，加在天线中间的两个相邻端点上，且天线中间两个相邻端点间的距离远小于工作波长，可以忽略不计。这里设计一个中心频率为3GHz的半波偶极子天线，其HFSS设计模型如图2.2.1（a）所示。天线沿着z轴方向放置，中心位于坐标原点，天线材质使用理想导体，总长度为0.48λ，半径为λ/200。天线采用集总端口激励方式，端口距离为0.24mm，辐射边界和天线的距离为λ/4