表面波天線

表面波天線是利用結構上的變化來截斷正在傳播的表面波，使其在不連續處產生功率輻射的天線。

表面波天線

正文

利用結構上的變化來截斷正在傳播的表面波，使其在不連續處產生功率輻射的天線。表面波是沿兩種媒質的交界面傳播、而在垂直於交界面方向的場是按指數律遞減的電磁波，其傳播速度小於自由空間的波速。傳輸表面波的結構是一種慢波結構，所以表面波天線又稱慢波天線。

表面波天線

表面波天線由激勵器和導向體兩部分構成，它可以做成各種形狀。表面波天線的典型形式是圖中a 的平面結構，導向體採用波紋金屬面或覆蓋介質層的金屬板，用喇叭或線振子來激勵。柱面的表面波天線中，最普通的形式是圖中b 的介質天線，或是採用圓波導激勵的套有一系列金屬盤的金屬桿──雪茄形天線，它等效於一種人工介質結構。此外，廣泛套用的螺鏇天線、八木-宇田天線，皆為慢波結構,也可以看成是表面波天線。
激勵器在導向體上激勵起的表面波，沿導向體傳輸至終端處產生輻射，未轉變為表面波的那部分功率直接由激勵器向空間輻射。因此，表面波天線的總輻射場是這兩部分場的疊加。
對於沿交界面方向無衰減、相位常數為βz、波長為λg、沿垂直交界面方向遞減常數為αy的表面波，可用下式表征

(1)

式中 β0和λ0分別為自由空間平面波的相位常數和波長。在圓柱形交界面上也具有類似的關係，只是場強沿徑向按漢克爾函式下降。因此，表面波天線的特性可用參數λg來表示。
如果根據所激勵的波型，用計算或實驗的方法確定相位常數βz或波長λg，則可用漢森-伍德亞德條件來設計表面波天線。根據此條件,沿長度為L的天線傳播的表面波的總相移與空間波傳播同一距離的相移相差180°時，增益最大。即βzL-β0L≈π，或者寫成

　(2)

根據式(2)，當導向體長度L較大時，表面波的傳播速度接近光速；根據式(1),徑向遞減常數的減小，表示能量可從一個較寬的有效口徑上輻射出去，即天線方向性得到增強。但表面波激勵效率和天線方向性往往是相互矛盾的。因此，實際上所能取得的方向性是有限的。
表面波天線的特點是能沿金屬面平裝。從電性能上說，它能在較寬的頻帶內保持一定的方向性和輸入阻抗，且具有中等增益（通常小於20分貝）。在方向圖的控制上，主波束可以工作在端射方向，也可以工作在邊射方向。當表面波天線工作在微波波段的低端且用作地面天線時，往往採用人工介質結構,它比固態介質輕得多;介質覆蓋的金屬面通常用作飛機或飛彈上的平裝天線。

配圖

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