交叉场天线辐射场的分析
一文看懂天线辐射的基本原理
一文看懂天线辐射的基本原理1电磁波产生的基本原理按照麦克斯韦电磁场理论，变化的电场在其周围空间产生变化的磁场，而变化的磁场又产生变化的电场。
这样，变化的电场和变化的磁场之间相互依赖，相互激发，交替产生，并以一定速度由近及远地在空间辐射出去。
周期性变化的磁场激发周期性变化的电场，周期性变化的电场激发周期性变化的磁场。
电磁波不同于机械波，它的传播不需要依赖任何弹性介质，它只靠“变化电场产生变化磁场，变化磁场产生变化电场”的机理来传播。
当电磁波频率较低时，主要籍由有形的导电体才能传递；当频率逐渐提高时，电磁波就会外溢到导体之外，不需要介质也能向外传递能量，这就是一种辐射。
在低频的电振荡中，磁电之间的相互变化比较缓慢，其能量几乎全部反回原电路而没有能量辐射出去。
然而，在高频率的电振荡中，磁电互变甚快，能量不可能反回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去。
根据以上的理论，每一段流过高频电流的导线都会有电磁辐射。
但是他们在不同地方需要有不同的功能，有的导线用作传输，就不希望有太多的电磁辐射损耗能量；有的导线用作天线，就希望能尽可能地将能量转化为电磁波发射出去。
于是就有了传输线和天线。
无论是天线还是传输线，都是电磁波理论或麦克斯韦方程在不同情况下的应用。
对于传输线，这种导线的结构应该能传递电磁能量，而不会向外辐射；对于天线，这种导线的结构应该能尽可能将电磁能量传递出去。
不同形状、尺寸的导线在发射和接收某一频率的无线电信号时，效率相差很多，因此要取得理想的通信效果，必须采用适当的天线才行！研究什么样结构的导线能够实现高效的发射和接收，也就形成了天线这门学问。
高频电磁波在空中传播，如遇着导体，就会发生感应作用，在导体内产生高频电流，使我们可以用导线接收来自远处的无线电信号。
2天线在无线通信系统中，需要将来自发射机的导波能量转变为无线电波，或者将无线电波转换为导波能量，用来辐射和接收无线电波的装置称为天线。
背腔式微带贴片天线的近场分布和交叉极化方向图的数值计算_班永灵
在 本 文 计 算 中 , 腔 体 为 7 . 5 cm @ 5 . 1 cm @ 0. 08779cm( a @ b @ c) 的长方体腔, 矩形贴片大小为 5. 0cm @ 3. 4cm, 介质基片电介质常数 Er = 2. 17, 损 耗正切角为 0. 0015。腔体镶嵌在导电平面内, 贴片 由一电流探针( 位于 x f = 1. 22cm, yf = 0. 85cm 处) 激励, 负载位于 x L = - 2. 2cm, yL = - 1. 5cm 处。 3. 1 程序验证
Key words: Cavity-backed, M icrostrip patch antenna, Cross- polarizatio n pattern, F inite element
引言
背腔微带天线在航空航天领域有着广泛的应用 前景, 因而对背腔微带天线的分析已越来越引起天 线工程师和从事计算电磁学的研究者的关注。对于 这种带有背腔结构的微带天线, 解析方法已不适用。 积分方程法通过适当的格林函数考虑进了索末菲辐 射条件, 使离散区域保 持到最小( 例如小到天 线表 面) , 但它对复杂的结构难以实现, 且形成满秩矩阵, 其处理需要较大的内存量和计算时间; 有限元法适 用于任意复杂的结构, 而且产生稀疏的带状矩阵, 但
腔体开口面被分成数据吻合很好因而证明了该混合方法的精确性处于谐振状态时天线表面缝隙处的电场分布与交叉极化方向图天线模型尺寸如上述所取在不考虑探针负载96724ghz第二谐振频点85ghz处计算了天线缝隙处的电场以及面内的交叉极化方向图面方向图位于oz平面内面方向图位于yoz平面内二谐振频点天线表面沿ey是同相位的因而形成辐射的窄缝与处于第一谐振频点时的天线已不再相同同时中窄缝表面的这种场分布形式也是微带天线的传输线分析模型从而保证了传输线模型用于解决微带天线问题的合理性中可看出天线在第一二谐振频点处2db虽然面的交叉极化方向图不一样但它们的最大交叉极化电平是一样的
天线辐射的方向特性
实验报告：天线辐射的方向特性一、实验题目：天线辐射的方向特性二、实验目的：1 理解天线辐射的相关原理知识，对天线的方向图及其相关参数有一定的认识。
2 测定右手螺旋天线的方向特性。
三、实验仪器:旋转天线盘、喇叭形天线、微波吸收器、右手螺旋天线、波导式天线、计算机及测试软件。
四、实验原理：任何实用天线的辐射都具有方向性，通常将天线远区辐射场的振幅与方向间的关系用曲线表示出来，这种曲线图被称之为天线的辐射方向图；而将离开天线一定距离R 处的天线远区的辐射场量与角度坐标间的关系式称为天线的方向图函数，记为|F(θ,φ)|。
电流元的远区辐射场量在相同距离R的球面上不同方向的各点，场强是不同的，它与|sinθ|成正比，因此，电流元的方向图函数，记为|F(θ, φ)| =| F(θ)| = |sinθ|。
为了画出电流元的辐射方向图，将电流元中心置于坐标原点，向各个方向作射线，并取其长度与场强的大小成正比，即得到一个立体图形，也就是得到电流元的立体方向图，它的形状像汽车轮胎。
如图1（a）所示。
天线的立体方向图一般较难画出，通常只画出相互垂直的两个平面内的方向图，即E面和H面方向图。
电流元E面的方向图处于子午面，即电场分量Eθ所处的平面内的方向图，故称为E面方向图，H面方向图处于赤道面内，即与磁场分量Hφ平行的平面内的方向图，故称为H面方向图。
(a) 立体方向图； (b) E面方向图； (c) H面方向图图1 电流元的方向图二维平面方向图可以在极坐标系中绘制，也可以在直角坐标系中绘制，但在极坐标系中绘制的方向图较为直观，因此较为常用。
在极坐标系中绘制的电流元的E面和H面方向图如图1(b)T和（c）所示。
显然，E面方向图关于电流元的轴线呈轴对称分布，在θ=90˚方向出现最大值“1”，其他方向上按矢径作出，而在轴线（θ=0˚和θ=90˚）上其值为零。
在H 面（θ=90˚）上，各方向场强均相同，故其方向图是一个单位圆，这样，将E面方向图绕电流元的轴线旋转一周，即可得到电流元的立体方向图。
2024年交叉极化传输用微波天线项目深度研究分析报告
交叉极化传输用微波天线项目深度研究分析报告目录序言 (4)一、交叉极化传输用微波天线项目建设背景及必要性分析 (4)(一)、行业背景分析 (4)(二)、产业发展分析 (5)二、土建工程方案 (6)(一)、建筑工程设计原则 (6)(二)、交叉极化传输用微波天线项目总平面设计要求 (7)(三)、土建工程设计年限及安全等级 (8)(四)、建筑工程设计总体要求 (9)(五)、土建工程建设指标 (11)三、交叉极化传输用微波天线项目选址说明 (13)(一)、交叉极化传输用微波天线项目选址原则 (13)(二)、交叉极化传输用微波天线项目选址 (14)(三)、建设条件分析 (16)(四)、用地控制指标 (17)(五)、地总体要求 (19)(六)、节约用地措施 (20)(七)、总图布置方案 (21)(八)、选址综合评价 (23)四、交叉极化传输用微波天线项目可行性研究报告 (25)(一)、产品规划 (25)(二)、建设规模 (26)五、技术方案 (29)(一)、企业技术研发分析 (29)(二)、交叉极化传输用微波天线项目技术工艺分析 (30)(三)、交叉极化传输用微波天线项目技术流程 (31)(四)、设备选型方案 (33)六、组织架构分析 (35)(一)、人力资源配置 (35)(二)、员工技能培训 (36)七、市场营销策略 (38)(一)、目标市场分析 (38)(二)、市场定位 (38)(三)、产品定价策略 (39)(四)、渠道与分销策略 (39)(五)、促销与广告策略 (40)(六)、售后服务策略 (40)八、社会责任与可持续发展 (41)(一)、企业社会责任理念 (41)(二)、社会责任交叉极化传输用微波天线项目与计划 (41)(三)、可持续发展战略 (42)(四)、节能减排与环保措施 (42)(五)、社会公益与慈善活动 (43)九、环境影响评估 (43)(一)、环境影响评估目的 (43)(二)、环境影响评估法律法规依据 (44)(三)、交叉极化传输用微波天线项目对环境的主要影响 (44)(四)、环境保护措施 (44)(五)、环境监测与管理计划 (45)(六)、环境影响评估报告编制要求 (45)十、公司治理与法律合规 (46)(一)、公司治理结构 (46)(二)、董事会运作与决策 (47)(三)、内部控制与审计 (48)(四)、法律法规合规体系 (50)(五)、企业社会责任与道德经营 (51)十一、团队建设与领导力发展 (53)(一)、高效团队建设原则 (53)(二)、团队文化与价值观塑造 (55)(三)、领导力发展计划 (56)(四)、团队沟通与协作机制 (57)(五)、领导力在变革中的作用 (59)十二、招聘与人才发展 (59)(一)、人才需求分析 (59)(二)、招聘计划与流程 (61)(三)、员工培训与发展 (62)(四)、绩效考核与激励 (63)(五)、人才流动与留存 (64)序言本项目投资分析及可行性报告旨在全面介绍和规划一个创新性的交叉极化传输用微波天线项目，以满足需求。
天线辐射方向性参数讲解
天线作用:天线辐射和接收高频电磁波；发射时，把高频电流转换为高频电磁波；接收时，把高频电磁波转换为高频电流；影响天线的性能因素有：天线型号，增益，方向图，天线驱动功率，简单或复杂的天线配置，天线极化天线增益：天线增益是相对增益；实用定向天线在最大辐射方向上某点的场强相对于全向性天线或半波振子天线在相同点的辐射功率的比值；增益用dbi和dbd表示，一般认为是同一个增益，dbi比dbd大2.15；如：0dbd=2.15dbi天线辐射方向图：天线辐射的电磁场，在固定的球面距离R上，随角坐标分布的图形，称为方向图；用辐射场强表示的方向图，称为场强方向图；用功率密度表示的方向图，称为功率方向图；用相位表示的方向图，称为相位方向图；天线方向图是空间立体图形，一般较难画出；所以，通常只需画出两个相互垂直面的主平面的方向图，称为平面方向图；在线性天线中，受地面影响较大，都采用垂直面和水平面作为主平面；在面型天线中，则采用E平面和H平面作为两个主平面；归一化方向图取最大值为一，其它方向值和最大值相比，按归一化画成的方向图称为归一化方向图；全向天线水平波瓣和垂直波瓣图，其天线外形为圆柱形定向天线的水平波瓣图和垂直波瓣图，其天线外形为板状电波极化无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化；无线电波的电场方向称为电波的极化方向；天线辐射远区电场矢量的空间指向，称为电磁波的极化方向；并且，通常指的是最大辐射方向上的电场矢量方向；电场矢量在空间的取向、在任何时间都保持不变的电磁波，叫线性极化波；电场矢量在空间的取向不固定时，当电场矢量端点描绘的轨迹是圆，称为圆极化；若轨迹时椭圆，称之为椭圆极化波；不论圆极化波或是椭圆极化波，都可由两个相互垂直线性极化波合成；当以地面作参考时，与地面平行的电场叫水平极化波；与地面垂直的电场叫垂直极化波；天线其他参数:1, 电压驻波比（VSWR）：越靠近1越好；2, 前后波瓣比（F/B）：越大越好，隔离度越好；3, 端口隔离度，需大30db：越大越好；4, 回波损耗（RL）：需小于-6db，越大越好；5, 功率容量：越大越好任何实用天线的辐射都具有方向性；即天线远区辐射能量的大小在相同距离的空间各处是不一样的；将天线远区辐射场的振幅与方向间的关系用曲线表现出来，称为天线的辐射方向图；将离开天线一定距离R处的天线远区的辐射场量与角度坐标之间的关系式，称为天线的方向图函数；电流元的远区辐射场量，在相同距离R的球面上，其不同方向上的各点场强是不同的；电流元的辐射方向图，将电流元中心置于坐标原点，向各个方向作射线，并取其长度与场强的大小成正比，即得到一个立体图形，也就是得到电流元的立体方向图，它的形状像汽车轮胎；如下图：天线辐射的立体方向图一般较难画出，通常只画出相互垂直的两个主平面内的方向图，即E面和H面；电流元E面的方向图处于子午面，称为E面方向图；电流元H面方向图处于赤道面，称为H面方向图；如下图：天线的设计，是用来有效的辐射电磁能的一种装置；实际中没有一种天线能在空间中任意方向辐射；即天线的辐射具有一定的方向性；侧视图顶视图E面方向图H 面方向图天线极化：天线的极化：天线远场电矢量的轨迹，或天线辐射远区电场强度方向；是指电场方向和传播方向两者的关系；它表示在最大辐射方向上电场矢量的取向；天线的极化方式与距离没有关系；当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波；由于电波特性，水平极化波传播的信号在贴近地面时就会在大地表面产生极化电流，极化电流因受大地阻抗影响产生热能，而使电场信号迅速衰减；垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播；在移动通信系统中，一般均采用垂直极化的传播方式；无线电波的极化，在实际中，由于发射天线的具体放置不同，使电场只有垂直或只有平行于地面方向的分量；前者称为称垂直极化波，我国的广播发射天线是垂直于地面的，故是垂直极化波；后者称为水平极化波，我国电视、调频广播用的是水平极化波，它们的发射天线是平衡于地面的；还有螺旋极化波，有左螺旋极化和右螺旋极化之称。
天线辐射及镜像天线分析
天线辐射及镜像天线分析摘要：天线的辐射原理是建立在空间电磁场理论基础上的，复杂的天线系统也是由简单天线构成的。
本文主要通过对简单天线的辐射和镜像天线的辐射方式进行分析来了解复杂天线的工作原理和工作机制。
关键词：天线、镜像、反射天线是任何无线电通信系统都离不开的重要器件，近年来无线电通信技术的迅速发展、通信内容及通信环境的日益复杂，促使了各式各样的天线的发展，天线的构造和用途各不相同，但其最基础的理论都是基本一致的。
1.理想点源和基本振子“点成线，线成面，面成体”，在很多物理及数学模型分析中，我们都用到了“点”这个理想的概念，在天线分析中也是一样，最理想的天线就是理想无方向性天线（理想点源），它是一个在各个方向辐射相同信号的点。
而基本振子则是一小段理想的甚高频电流直导线，其上所有点的电流的振幅和相位都认为是恒定的，可以把它看做无限个理想点源的集合体。
基本振子是构成复杂天线系统的基本单元。
2.天线的电参数2.1天线的效率在实际的工作的中，天线的输入的能量和实际的输出能量并不是一致的，天线本身及连接处会有一定的损耗，传输效率的定义就是天线的输入功率和辐射功率的比值。
2.2天线的输入阻抗天线的输入阻抗定义为天线输入端和输出端的电压与电流的比值。
天线的输入阻抗与天线的结构和尺寸、工作频率、环境温度影响等温度有关，实际工作中天线应该与相连接的馈线做到阻抗匹配，阻抗失匹会导致部分输入功率被反射。
天线的输入阻抗与天线的工作频率息息相关，同一个天线在不同的工作频率下的输入阻抗往往不一致，所以往往大多天线只能在在某个频率范围内正常工作。
2.3天线的方向性天线的方向性是相对于理想点源的无方向性而言的，指的是在辐射功率相同的情况下，以天线为中心，在远端距离天线振子R处的辐射功率密度与理想点源在同一辐射功率和距离的条件下在该点的辐射功率密度的比值。
这也是天线最为重要的一个特性，因为我们在实际的使用过程中往往期望天线辐射的功率聚集在某个方向，以达到该方向上信号的长距离传输或者有效覆盖。
天线辐射和接收信号的原理
天线辐射和接收信号的原理一、引言天线是电磁波的收发器件，它能够将电磁波能量转化为电能或将电能转化为电磁波能量。
天线辐射和接收信号的原理是通过天线的结构和工作原理实现的。
本文将从天线的辐射原理和接收原理两个方面进行探讨。
二、天线辐射信号的原理天线的辐射原理是指将电能转化为电磁波能量的过程。
当电流通过天线导线时，会在导线周围产生电磁场。
根据安培环路定理，电磁场会形成一个闭合的环路，并随着时间的变化而改变。
这个变化的电磁场会产生辐射，即电磁波的发射。
天线辐射信号的原理可以用以下几个要点来描述：1. 天线长度与波长的关系：根据天线的长度与波长的比值，可以将天线分为共振天线和非共振天线。
当天线的长度等于波长的整数倍时，会出现共振现象，辐射效率最高，能量最大。
非共振天线的辐射效率较低。
2. 天线的辐射模式：不同类型的天线具有不同的辐射模式。
例如，全向天线的辐射模式是均匀的，可以在水平方向上以360度发射信号；定向天线具有较强的辐射方向性，可以将信号集中在某个特定方向上。
3. 天线的辐射功率：天线的辐射功率是指单位时间内辐射出的电磁波的能量。
辐射功率与电流的平方成正比，与天线的辐射阻抗有关。
辐射功率可以通过改变天线的结构和参数来进行调节。
4. 天线的辐射频率：天线的辐射频率取决于天线的物理结构和工作频率。
不同频率的电磁波对应着不同的波长，因此针对不同的应用需求，选择合适的天线结构和频率是十分重要的。
三、天线接收信号的原理天线接收信号的原理是指将电磁波能量转化为电能的过程。
当电磁波穿过天线时，会在天线的导线上感应出电流。
这个感应电流可以通过天线的导线传输到接收设备中进行信号处理。
天线接收信号的原理可以用以下几个要点来描述：1. 天线的接收灵敏度：天线的接收灵敏度是指天线接收到的最小信号强度。
接收灵敏度受到天线的增益、噪声系数等因素的影响。
增加天线的增益可以提高接收灵敏度，减小天线的噪声系数可以提高信号的清晰度。
天线辐射原理
天线辐射原理天线辐射原理是指天线在工作时发射或接收无线电波的基本原理。
天线是无线通信系统中的重要组成部分，其性能直接影响着通信质量和距离。
了解天线辐射原理对于设计和优化无线通信系统具有重要意义。
首先，天线辐射原理涉及到电磁场的传播。
当天线加上交变电流时，就会在周围产生电磁场。
这个电磁场会随着天线的振荡而产生变化，并向周围空间传播。
这就是天线辐射的基本原理。
天线辐射的电磁波会以光速在空间中传播，形成无线电波，从而实现无线通信。
其次，天线辐射原理还涉及到天线的辐射模式。
不同类型的天线会有不同的辐射模式，包括方向性辐射、全向辐射、定向辐射等。
方向性天线主要向某一个方向辐射能量，适合用于需要远距离传输的通信场景；全向天线则会均匀地向各个方向辐射能量，适合用于覆盖范围较广的通信场景；定向天线则可以根据需要调整辐射方向，适合用于特定方向的通信场景。
不同的辐射模式可以满足不同的通信需求。
另外，天线辐射原理还涉及到天线的增益和效率。
天线的增益是指天线在某个方向上辐射电磁波的能力，增益越高表示天线在该方向上的辐射能力越强。
而天线的效率则是指天线将输入的电能转换为辐射能量的能力，效率越高表示天线能更有效地将电能转化为辐射能量。
增益和效率是衡量天线性能的重要指标，设计优良的天线需要在增益和效率上达到较高水平。
最后，天线辐射原理还涉及到天线的匹配和阻抗。
天线的匹配是指天线与发射机或接收机之间的匹配情况，良好的匹配可以提高信号传输效率，减小信号的反射损耗。
而天线的阻抗则是指天线对输入信号的阻抗匹配情况，阻抗不匹配会导致信号反射、功率损耗等问题。
因此，天线的匹配和阻抗是天线设计和优化中需要重点考虑的问题。
总之，天线辐射原理涉及到天线的电磁场传播、辐射模式、增益和效率、匹配和阻抗等多个方面，对于理解和设计天线具有重要意义。
在实际应用中，需要根据具体的通信需求选择合适的天线类型，并对天线进行合理的设计和调整，以实现稳定、高效的无线通信。
天线辐射与接收理论
新型天线结构与材料
新型天线结构的研究进展
随着通信技术的发展，传统的天线结构已经难以满足 日益复杂的应用需求。因此，研究新型的天线结构具 有重要的意义。目前，新型天线结构的研究主要集中 在可重构天线、智能天线、超材料天线等方面。这些 新型天线结构具有多样化的工作模式、智能化的控制 方式以及优异的性能等特点，为通信技术的发展提供 了新的可能。
天线的增益、波束宽度、极化 方式等参数对雷达系统的性能 具有重要影响，需要进行精心
设计和优化。
06
天线辐射与接收的未来发展
高频段通信系统中的应用
高频段通信系统的发 展趋势
随着通信技术的不断进步，高频段通 信系统逐渐成为研究的热点。高频段 信号具有传输速率高、频谱利用率高 等优点，但同时也存在传输距离短、 信号衰减大等挑战。因此，研究天线 在高频段通信系统中的应用，对于提 高通信性能和频谱利用率具有重要意 义。
阻抗匹配
天线的阻抗匹配是指天线与传 输线之间的阻抗关系，良好的 阻抗匹配可以减少信号反射和 能量损失。
02
天线类型与特性
线天线
定义
线天线是一种一维的天线结构，通常由金属线或导线 构成。
辐射特性
线天线主要在垂直于天线轴向的方向上产生电磁波辐 射。
应用场景
适用于长距离通信和广播系统，如无线电广播和电视 信号传输。
高频段天线技术的研 究重点
在高频段通信系统中，天线的设计和 优化是关键技术之一。如何设计出具 有高性能、小型化、易于集成等特点 的高频段天线，是当前研究的重点。 同时，还需要研究天线在不同环境下 的辐射特性和接收性能，以满足实际 应用的需求。
高频段天线技术的应 用场景
高频段通信系统在未来的应用场景十 分广泛，例如无线局域网、卫星通信 、移动通信等领域。在这些场景中， 天线的作用至关重要。通过合理设计 天线，可以有效地提高通信系统的传 输速率、覆盖范围和抗干扰能力，为 用户提供更加优质、高效的通信服务 。
交叉极化传输用微波天线相关行业投资方案
供应商
交叉极化传输用微波天线行业的 供应商主要包括材料供应商、设 备供应商和零部件供应商等。
客户
该行业的客户主要包括通信设备 制造商、雷达制造商、导航设备 制造商等。
竞争格局
目前，全球交叉极化传输用微波 天线市场竞争较为激烈，各大厂 商在技术、品质、价格等方面展 开竞争。
02
CATALOGUE
交叉极化传输用微波天线市场分析
THANKS
感谢观看
06
CATALOGUE
投资回报与退出机制
预期投资回报率
预期投资回报率
根据市场调研和风险评估，预期投资回报率可以达到15%以上，具体回报率将根据项目实际情况和投 资规模而定。
影响因素
预期投资回报率受到多种因素的影响，包括市场需求、竞争状况、技术成熟度、政策法规等。
投资回报周期
投资回报周期
根据项目实际情况和资金需求，投资回 报周期一般在3-5年左右。
竞争优势与劣势分析
技术领先
拥有先进的研发团队和实验设备，不 断推出创新产品。
品质保证
严格把控产品质量，确保产品性能稳 定可靠。
竞争优势与劣势分析
品牌优势
在行业内拥有较高的知名度和美誉度，客户认可度高。
渠道广泛
建立了完善的销售渠道和售后服务网络，为客户提供便捷的服务。
竞争优势与劣势分析
高成本压力
交叉极化传输用 微波天线相关行 业投资方案
汇报人：XXX 20XX-XX-XX
目 录
• 行业概述 • 交叉极化传输用微波天线市场分析 • 投资方案 • 竞争分析 • 市场机会与挑战 • 投资回报与退出机制
01
CATALOGUE
行业概述
定义与特性
CFA_交叉场天线的分析
收稿日期:2004-10-18 第一作者 邓聪 男 25岁 硕士研究生CFA ———交叉场天线的分析邓 聪 尹家贤 刘克成(国防科技大学,湖南长沙410073)摘 要:分析了CFA 的工作原理,和FDTD 计算了CFA 的近场及方向图,数值结果表明CFA 并不具有其发明者所说的优良性能。
关键词:交叉场天线;时域有限差分方法;近场;方向图中图分类号:TN82 文献标识码:A引言1989年3月,F.M.K abbary 等在文献[1]中提出了一种新型的天线—CFA (Crossde Field Antenna ),并认为是传统巨型垂直中长波天线的理想的替代者,具有高度远小于工作波长,且天线增益高(增益比常规的1/4波长垂直天线高6dB ～9dB ),天线近场小等诸多优点[2]。
但是关于CFA 的技术性文献报道缺乏,天线的辐射机理没有得到好的解释,有的学者对该天线的性能提出怀疑[3,4]。
本文对CFA 进行了建模计算,并为进一步的测量提供参考。
1 CFA 的工作原理K abbary 提出的CFA 的工作方式:对CFA 的两个辐射器E 盘和D 盘分别馈电,使得D 盘的电压相位超前E 盘π/2,则E 盘产生的电场同D 盘产生的磁场在天线的近场区取得同相,形成近场辐射,并且调整两路信号的电平可以使波阻抗同自由空间波阻抗取得匹配,从而具有更好的辐射性能。
而常规天线在近区占主要地位的为感应场,辐射场远小于感应场,这主要是由于近区电磁场相位几乎正交造成的。
但是无论D 盘还是E 盘都不能单独的只产生电场或磁场。
因此实际上所谓的交叉场应该是试图使总场达到同相。
如果这种电小天线能够在近区即取得电磁场同相,则会在很大程度上提高天线的增益。
事实上,天线的增益可以认为是天线效率同天线的方向性的乘积,其中天线的效率包括天线自身的效率以及馈电设备的效率。
天线自身的效率表明辐射的实功率同总的输入天线的功率的比值;馈电设备的效率则体现了馈电电路带来的损耗;天线的方向性,体现了辐射的实功率在天线远场区的分配。
极化判定
关于天线辐射电磁波的极化类型判断原则是这样的:理想情况下, 天线辐射的极化只有一种, 我们称之为主极化. 但实际情况下, 由于天线设计, 加工装配和工作环境等方面的原因, 致使天线在辐射主极化分量的同时, 还辐射了伴随的相反的极化分量, 我们称之为交叉极化. 像垂直极化天线, 水平极化则为交叉极化分量; 右旋圆极化天线, 则左旋分量为它的交叉极化分量.判断方法:1) 在HFSS中的远场图有"Polarization Ratio"一项, 通过将某个频点在天线方向图两个主平面(截面能体现方向图3D真实情形的几个平面, 通常是两个或者三个)上的主极化和交叉极化分量叠加到一张图上(通常选中球坐标中的Theta分量和Phi分量), 便可清楚得看出两个分量哪个大, 哪个小. 大的是主极化, 小的则为交叉极化. 知道这个后, 还不能最终确定这个方向图截面到底是E-面还是H-平面. 下面我们以圆柱螺旋天线(Spiral Antenna)为例来说明以上阐述的判断方法:1) 假定XOZ(Phi=0 deg)面和YOZ面(Phi=90 deg)是方向图的两个主平面.2) 假定XOZ(Phi=0 deg)面上, 极化分量是Phi>Theta, 在YOZ面(Phi=90 deg)上则是Phi<Theta.3) 方向图极化分量, GainTheta, GainPhi分量跟电场分量rETheta和rEPhi本质上是对应的.也就是说, 一个方向图的主平面到是不是E-面, 最直接方法是通过判断rETheta和rEPhi这两个电场分量的大小, 也可以通过判断GainTheta, GainPhi这两个方向图分量强弱来判定, 两者是内在相应一致的.4) XOZ(Phi=0 deg)面上, GainPhi>GainTheta, 说明主极化分量是Phi分量, 这跟方向图平面(Phi=0 deg, Theta=-180 deg-+180 deg, 实际是一个Theta平面)是不重合的, 所以是H-面(由于H矢量跟E矢量始终垂直); 在YOZ 面(Phi=90 deg)上则是GainPhi<GainTheta, 说明主极化分量是Theta分量, 这跟方向图平面(Phi=90 deg, Theta=-180 deg-+180 deg, 实际是另一个Theta 平面)刚好重合的, 毫无疑问是E-面. 这跟E-面, H-面的定义: 电场矢量与辐射方向构成平面为E-面, 磁场矢量与辐射方向构成的平面则为H-面的定义是完全一样的, 这就证明了以上判定方法的正确性和有效性. 总的判断规则总结为: 在方向图平面上, E矢量的哪个分量是主分量, 该主分量是否在该方向图平面内, 是的话则是E-面, 否则是H-面.希望以上经验对大家有用..。
研究天线辐射的3种常用方法
研究天线辐射的3种常用方法天线辐射技术在无线通信、卫星通信、雷达和导航系统等领域中扮演着重要的角色。
为了评估天线的性能，通常需要使用多种辐射技术进行测量。
现在，本文将介绍三种常用的天线辐射方法。
一、S参数测量法S参数测量法是一种广泛应用的天线辐射技术之一。
它通过在天线端口上测量反射系数和传输系数，来评估天线的性能。
S参数面向馈线和端口匹配，确保准确测量天线的性能，如增益、辐射图案和频率响应。
S参数测量法通常使用矢量网络分析仪来进行测量。
S参数测量法的优点包括高准确性、频率范围宽、易于自动化，以及能够快速测量复杂天线的性能，如天线阵列。
然而，该方法需要仔细的校准过程和附加模型假设，以保证准确性。
此外，S参数法难以提供准确的三维辐射模式和极化特性。
二、近场扫描测量法近场扫描测量法是另一个流行的天线辐射方法，用于评估天线的三维辐射特性。
该方法通过在距离天线十分接近的近场区域内进行测量，来确定天线的电场分布和相位。
利用这些数据，可以重构天线的三维辐射模式。
近场扫描测量法适用于各种类型和大小的天线，并且可以测量复杂的天线系统。
尽管如此，该方法需要非常精确的仪器和仔细的测量过程，并且非常耗时。
因此，近场扫描测量法通常只在关键应用中使用。
三、远场测量法远场测量法常被用来在室外环境下评估天线的性能。
该方法依赖于测量天线在远场区域内的辐射模式。
天线放置在一个恰当的测试环境中，使用一个接收天线测量天线辐射。
通过测量天线在不同距离和角度处的辐射模式，可以确定天线的性能特征。
远场测量法的优点在于能够精确定义天线的辐射图案、增益和立体视图等参数，并且是一种常规的测试方法，适用于大多数天线。
但是，必须满足恰当的测试条件和仪器精度需求，以确保测量准确性。
结论：综上所述，天线辐射技术在评价天线性能方面是至关重要的。
这三种方法，S参数测量法、近场扫描测量法和远场测量法，每种方法都有其优点和局限性。
选择哪种方法更适合取决于天线的类型、尺寸、测试环境和所需的精度。
天线交叉极化比
天线交叉极化比是评估天线性能的一个重要指标，它指的是天线在接收或发射时，与传输信号的极化方向之间的差异程度。
当天线的极化方向与信号的极化方向相同时，交叉极化比较小；而当它们垂直或近似垂直时，交叉极化比较大。
这个指标是通过比较天线对不同极化方向的响应来评估的。
对于双极化天线，它应该具有良好的正交极化特性，即在±60º的扇形服务区内，交叉极化方向图电平应该比相应角度上的主极化电平有明显的降低。
其差别（交叉极化比）在最大辐射方向应大15dB，在±60º内应大于10dB，最低门槛也应该大于7dB。
这样，两个极化接收到的信号可以认为互不相关。
天线辐射方向性参数讲解
天线作用:天线辐射和接收高频电磁波；发射时，把高频电流转换为高频电磁波；接收时，把高频电磁波转换为高频电流；影响天线的性能因素有：天线型号，增益，方向图，天线驱动功率，简单或复杂的天线配置，天线极化天线增益：天线增益是相对增益；实用定向天线在最大辐射方向上某点的场强相对于全向性天线或半波振子天线在相同点的辐射功率的比值；增益用dbi和dbd表示，一般认为是同一个增益，dbi比dbd大2.15；如：0dbd=2.15dbi天线辐射方向图：天线辐射的电磁场，在固定的球面距离R上，随角坐标分布的图形，称为方向图；用辐射场强表示的方向图，称为场强方向图；用功率密度表示的方向图，称为功率方向图；用相位表示的方向图，称为相位方向图；天线方向图是空间立体图形，一般较难画出；所以，通常只需画出两个相互垂直面的主平面的方向图，称为平面方向图；在线性天线中，受地面影响较大，都采用垂直面和水平面作为主平面；在面型天线中，则采用E平面和H平面作为两个主平面；归一化方向图取最大值为一，其它方向值和最大值相比，按归一化画成的方向图称为归一化方向图；全向天线水平波瓣和垂直波瓣图，其天线外形为圆柱形定向天线的水平波瓣图和垂直波瓣图，其天线外形为板状电波极化无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化；无线电波的电场方向称为电波的极化方向；天线辐射远区电场矢量的空间指向，称为电磁波的极化方向；并且，通常指的是最大辐射方向上的电场矢量方向；电场矢量在空间的取向、在任何时间都保持不变的电磁波，叫线性极化波；电场矢量在空间的取向不固定时，当电场矢量端点描绘的轨迹是圆，称为圆极化；若轨迹时椭圆，称之为椭圆极化波；不论圆极化波或是椭圆极化波，都可由两个相互垂直线性极化波合成；当以地面作参考时，与地面平行的电场叫水平极化波；与地面垂直的电场叫垂直极化波；天线其他参数:1, 电压驻波比（VSWR）：越靠近1越好；2, 前后波瓣比（F/B）：越大越好，隔离度越好；3, 端口隔离度，需大30db：越大越好；4, 回波损耗（RL）：需小于-6db，越大越好；5, 功率容量：越大越好任何实用天线的辐射都具有方向性；即天线远区辐射能量的大小在相同距离的空间各处是不一样的；将天线远区辐射场的振幅与方向间的关系用曲线表现出来，称为天线的辐射方向图；将离开天线一定距离R处的天线远区的辐射场量与角度坐标之间的关系式，称为天线的方向图函数；电流元的远区辐射场量，在相同距离R的球面上，其不同方向上的各点场强是不同的；电流元的辐射方向图，将电流元中心置于坐标原点，向各个方向作射线，并取其长度与场强的大小成正比，即得到一个立体图形，也就是得到电流元的立体方向图，它的形状像汽车轮胎；如下图：天线辐射的立体方向图一般较难画出，通常只画出相互垂直的两个主平面内的方向图，即E面和H面；电流元E面的方向图处于子午面，称为E面方向图；电流元H面方向图处于赤道面，称为H面方向图；如下图：天线的设计，是用来有效的辐射电磁能的一种装置；实际中没有一种天线能在空间中任意方向辐射；即天线的辐射具有一定的方向性；侧视图顶视图E面方向图H 面方向图天线极化：天线的极化：天线远场电矢量的轨迹，或天线辐射远区电场强度方向；是指电场方向和传播方向两者的关系；它表示在最大辐射方向上电场矢量的取向；天线的极化方式与距离没有关系；当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波；由于电波特性，水平极化波传播的信号在贴近地面时就会在大地表面产生极化电流，极化电流因受大地阻抗影响产生热能，而使电场信号迅速衰减；垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播；在移动通信系统中，一般均采用垂直极化的传播方式；无线电波的极化，在实际中，由于发射天线的具体放置不同，使电场只有垂直或只有平行于地面方向的分量；前者称为称垂直极化波，我国的广播发射天线是垂直于地面的，故是垂直极化波；后者称为水平极化波，我国电视、调频广播用的是水平极化波，它们的发射天线是平衡于地面的；还有螺旋极化波，有左螺旋极化和右螺旋极化之称。
主波束与旁瓣波束交叉点增益
主波束与旁瓣波束交叉点增益主波束与旁瓣波束交叉点增益通常指的是天线辐射方向图中主波束与旁瓣相交点的增益值。
这个值在天线设计和应用中具有重要意义，因为它关系到天线的辐射效率和干扰性能。
主波束是天线辐射方向图中增益最大的波束，它负责将大部分能量集中在特定方向上。
旁瓣则是主波束以外的其他波束，它们的增益较低，但仍然可能对通信系统产生干扰。
主波束与旁瓣波束交叉点增益的大小取决于天线的类型、设计和工作频率等因素。
在理想情况下，我们希望主波束与旁瓣波束交叉点增益尽可能低，以提高天线的辐射效率和减少干扰。
为了降低主波束与旁瓣波束交叉点增益，可以采取多种措施，如优化天线设计、采用适当的阵列天线结构或使用波束赋形技术等。
这些措施有助于改善天线的辐射特性，提高通信系统的性能。
需要注意的是，主波束与旁瓣波束交叉点增益只是天线性能的一个方面，实际天线设计中还需要考虑其他因素，如增益、带宽、极化特性等。
因此，在进行天线设计和选择时，需要综合考虑各种因素，以满足特定应用的需求。
环形电流法、微带天线圆极化法、交叉振子法和磁电偶极子法
环形电流法、微带天线圆极化法、交叉振子
法和磁电偶极子法
《无线通信中的常用天线设计方法》
在无线通信技术中，天线设计是非常重要的一环。
不同的应用场景需要不同类型的天线设计来满足要求。
本文将介绍四种常用的天线设计方法：环形电流法、微带天线圆极化法、交叉振子法和磁电偶极子法。
第一种天线设计方法是环形电流法。
这种方法是通过在天线导体上施加环形电流来实现对天线的高效辐射。
环形电流法的特点是具有较宽的工作频段和较高的辐射效率，适用于一些宽带通信系统中。
第二种天线设计方法是微带天线圆极化法。
这种方法是通过在微带天线的辐射片上设计特定形状的辐射结构，实现天线的圆极化辐射。
微带天线圆极化法的特点是结构简单、安装方便，并且适用于一些对电磁兼容性较高的应用。
第三种天线设计方法是交叉振子法。
这种方法是通过在天线辐射片上设计多个不同方向的交叉振子，来实现对不同极化的辐射。
交叉振子法的特点是可以实现多种不同极化方向的辐射，适用于一些需要在不同场景下灵活调整极化方向的通信系统。
第四种天线设计方法是磁电偶极子法。
这种方法是通过在天线导体上设计特定形状的磁电偶极子结构，实现对辐射场的调控。
磁电偶极子法的特点是可以实现对天线辐射场的高度精确的控制，适用于一些需要对辐射场进行精确控制的通信系统。
总的来说，以上四种天线设计方法都有各自的特点和适用场景。
在实际应用中，可以根据具体的通信需求来选择合适的天线设计方法，以实现更好的通信效果。
埃及中波广播“交叉场”天线(CFA)考察测试报告
坦塔 Ｃ Ａ 的 测量 Ｆ
在 简 短 的 情 况 介 绍 以 后 ， 们 开 始 对 位 于坦 塔 我
的 Ｃ Ａ 中波 天 线 覆 盖 场 强 进 行 了 测 量 。 塔 距 首 Ｆ 坦
有 很 多优 点 和 极 高 的 经 济效 益和 技 术 价 值 ， 二 十 是
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再
地 天 线建 设 和使 用 情 况 。 ｂ ａｙ博 士介 绍说 ， Ｆ Ｋａ ｂ ｒ Ｃ Ａ 对 他 而 言 已不 算 新 技 术 ， 已从 事 Ｃ Ａ 研 究二 十 他 Ｆ 多年 ， 自第 一 副 ＣＦ 广播 天 线 建 设 成 功 至 今 也 已 Ａ 有１年 ， ６ 目前 Ｃ Ａ 还 在 不 断 改进 ， 在 大 功 率 和 高 Ｆ 并 频 等 应用 方面 取 得 了成 功 。
天 线 ， 副 是 功 率 ２ｋ 、 率 １６ｋ 一 ５Ｗ 频 １ １ Ｈｚ ， 另一 副 功
究 到 目 前一 直 处 于 实验 模 拟 阶 段 ， 有 实 质 性 的 成 没
果 ， 至 开始 怀 疑这 种技 术 的真 实性 。 也 就是 我 们 甚 这
率 １０ Ｗ 、 ０ ｋ 频率 ８ ４ Ｈｚ 经 过 与 发 射 台联 系 确 认 ， ６ｋ 。 前
（ 率 ２ｋ 、 率 １６ｋ ） 功 ５Ｗ 频 １ １ Ｈｚ
地 名
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９ ６ Ｈ 的实验性 Ｃ Ａ天线 ， ３ｋ ｚ Ｆ 这是我们可以近距离
观 查 和 测 量 的 Ｃ Ａ 天 线 ， 们 仔 细 观 察 了 该 天 线 Ｆ 我 的 结构 并 测试 了天 线 的输 入 阻抗 。 后 ， ｂ ａｙ博 最 Ｋａ ｂ ｒ
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本文于2003年9月收到。
李燕莉:硕士研究生;丁荣林:教授;王雷:硕士研究生。
交叉场天线辐射场的分析李燕莉 丁荣林 王 雷(天津大学电信学院,天津300072)【摘要】本文基于最优化理论,利用模拟电荷法对一个小型的交叉场天线(CFA )进行了场的数值分析,得到CFA 周围的电场、磁场及玻印廷矢量的分布。
其结果对CFA 在中波天线中的应用具有一定的参考价值。
关键词:交叉场天线(CFA ) 最优化方法 模拟电荷法(CS M )Analysis of R adiation Field of CFALi Y anli Ding R onglin Wang Lei(C ollege of Electronic In formation Engineering T ianjin University ,T ianjin 300072)Abstract :In this paper ,we introduce the basic theory and the design of CFA ,and analyze the field of CFA by CS M on the basis of method of optimization.The result ,E ,H and S around CFA is of significance in application of CFA in medium wave antenna.K eyw ord :Crossed -Field -Antennas ,method of optimization ,charge simulation method1 引 言交叉场天线(Crossed -Field -Antennas )简称CFA ,是一种新型中波天线[3、4]。
与传统的中波铁塔天线相比,具有尺寸小、占地面积少、传输效率高、频带宽、有利于在中波波段实现高速的数图1 CFA 的基本结构示意图字传输等优点。
因此CFA 提供了中波广播天线小型化的新思路,它不仅安装和维护方便,而且广播质量又好。
尽早开展对CFA 的研究与试验,必将产生潜在的社会效益和可观的经济效益。
CFA 天线原理如图1所示,发射机输出的高频信号经过一个具有功率分配和移相作用的匹配电路后分成两路,一路馈给金属圆筒E 盘,E 盘和地面产生随时间变化的电场E _,另一路馈给D盘,D 盘与地面形成一个平行板电容器。
在D 盘和地面之间随时间变化的位移电流产生环绕的磁场H _。
假如E _和H _满足在时间上同相,且在近区的波阻抗和空气的波阻抗匹配,则电场E _和磁场H_相互作用合成的坡印廷矢量S _向空间辐射能量。
因此,CFA 是通过两个电极,分别产生电场和磁场直接合成坡印廷矢量而实现能量向外辐射的,为此,我们有必要对天线周围的电场、磁场以及坡印廷矢量进行计算,获得工程上一些实用的设计曲线,以供参第18卷 第3期 电子测量与仪器学报 Vol 118 No 13JOURNAL OF E L ECTRONIC 2004年9月 ME ASUREMENT AND INSTRUMENT ・39 ・考。
2 数值分析211 模拟电荷法当在E 盘和地面之间外加一个高频信号后,在CFA 周围激励起一个高频电场,电场E _的分布取决于电荷在E 盘上的瞬态分布。
因E 盘是呈圆柱状,我们可以在E 盘上取n 个环形模拟电荷Q i (r i ,z i )(i =1,2,......n ),同时在E 板表面对应的地方选取同样数目的匹配点,如图2所示,设各个匹配点的电位φi =(i =1,2,3……n )=φ0(已知电位值)。
考虑到地面的影响,在地面下方设置n 个模拟电荷的镜像电荷Q i ′(r i ,-z i ),根据叠加原理,对应于各匹配点,可得到如下方程组:φ1=(p 11+p ′11)Q 1+(p 12-p ′12)Q 2+…+(p 1n -p ′1n )Q nφ2=(p 21-p ′21)Q 1+(p 22-p ′22)Q 2+…+(p 2n -p ′2n )Q n……φn =(p n 1-p ′n 1)Q 1+(p n 2-p ′n 2)Q 2+…+(p nn -p ′nn )Q n(1)式中系数P ij 表示第j 个单位模拟电荷在第i 个匹配点上产生的电位值,称作电位系数。
p ′ij表示第j 个单位模拟电荷的镜像电荷在第i 个匹配点上产生的电位值。
图2 E 盘上模拟电荷的机和分布图3 环形电荷 由图3中经过计算得到环形电荷的电位系数P =12π2εαK (k )(2)其中α=(r +R )2+(z -z ′)2,k =2rR α;K (k )=∫π2011-k 2sin 2θd θ是第一类完全椭圆积分。
将(2)代入式(1),可求得各模拟电荷Q i (i =1,2......n )的值。
为了验证模拟电荷设置的正确与否,可在电极表面另取若干个点,校验计算精度,若不符合要求,则重新调整模拟电荷的设置(位置,个数和形态)直至满足一定精度要求为止。
・40 ・电子测量与仪器学报2004年因E _=- φ=-(9φ9r )α_r +9φ9z α_z )=f r Q α_r +f z Q α_z (3)f r ,f z 为环形模拟电荷的场强系数f r =-9P 9r =14π2ε1αK (k )-γαβE (k ) r >0(4-1) f r =0 r =0(4-2)f z =12π2εz -zαβ2E (k )(4-3)其中β=(r -R )2+(z -z ′)2;γ=R 2-r 2+(z -z ′)2;E (k )为第二类椭圆积分。
由此就可以求出E 盘产生的电场。
212 优化模拟电荷(1)目标函数的选取在用模拟电荷法计算电场的过程中,由于模拟电荷的位置是凭经验设置的,通常根据第一次设置的模拟电荷算得电极表面的电位值不一定能满足预先规定的误差要求,需要重新调整模拟电荷的位置,直到算得的电极表面的电位值满足规定的某一误差为止。
若用最优化方法,则可自动找到满足电极表面电位误差要求的模拟电荷的位置及其量值。
由此可求出全域的电场分布。
场的唯一性定理要求由模拟电荷产生在电极表面的电位值与给定的电位值相等,显然,若二者间的误差越小,则由模拟电荷算得的电场分布越接近于真实的电场分布。
因此,用电极表面的电位误差作为目标函数是适宜的。
设φ0为电极表面已知的电位值。
φ(X )为一组模拟电荷算得的电极表面的电位值。
X 为模拟电荷的位置及量值所组成的一组自变量。
今取电极表面电位误差的平方和为目标函数,即取F (X )=∫s [φ(X )-φ0]2ds (5)式中s 为整个电极表面。
现以图2所示的天线为例予以分析。
若沿天线内部设置l 个环形电荷,则在天线表面上任一点i 处的电位为φi =p i 1Q 1+p i 2Q 2…+p il Q l (6)式中p ij (j =1,2,...,l )为电位系数,它由各环形电荷Q 与i 点之间的相对位置以及周围介质的介电常数所决定。
所以p ij 是模拟电荷位置的函数,如果在天线表面取m 个匹配点,即式(6)中的i =1,2,...,m 。
则目标函数[式(5)]可离散化为F (X )=∑m i =1[φi (X )-φ0]2(7)式中X 为2l 维列向量。
由于变尺度法收敛速度快,又不需要求目标函数的二阶导数矩阵的逆阵,对变量个数也无限制,所以选用变尺度法求式(7)的极值,设天线表面的电位φ0=180V ,则目标函数F (X )=∑m i =1f 2i (8)式中f i =∑l j =1Q i 2π2εK (k ij )αij -180 (j =1,2,...,l )(9)第3期交叉场天线辐射场的分析・41 ・式中αij =(r i +rj )2+(z i -z j )2k ij =2r i r ja ij式中r j ,z j (j =1,2,...,l )为l 个环形电荷的半径和z 轴的坐标,r i ,z i 为天线表面所取得第i 个匹配点的坐标。
现将模拟电荷的位置r j ,z j (j =1,2,...,l )以及相应的电荷值同时作为目标函数F (X )的自变量,因此自变量X 为3l 维列向量,目标函数的导数 F (X )也为3l 维列向量,其计算公式如下:∑m i =12f i 14π2εγil αilβ2il E (k il )-1αil K (k il )………………∑m i =12f i 14π2εγil αilβ2il E (k il )-1αil K (k il )∑m i =12f i 12π2εz i -z i αil β2il E (k il )………………∑m i =12f i 12π2εz i -z i αil β2ilE (k il )∑m i =12f i 12π2εαilE (k il )………………∑m i =12f i 12π2εαil E (k il )(10)其中βij =(r i -r j )2(z i -z j )2,γij =r 2j +r 2i +(z i -z j )2,(i =1...m ,j =1...l )(2)初值的选取模拟电荷初值的选取一般是根据经验,但也有一定的规律。
由于模拟电荷与匹配点的布置对于计算精度有很大的影响,在具体操作上,通常由于匹配点位于电极的表面,所以首先选定匹配点的位置,然后决定相应的模拟电荷,经验表明,模拟电荷宜正对匹配点放置,并以落在边界的垂线上为佳。
模拟电荷对于边界面的垂直距离a 与该处上下相邻的两个匹配点间的距离b 的比值:a/b 为012～115,通常可取0.7左右。
模拟电荷的个数若取的少了,则精度不够,若取的多了,计算的时间太长。
这两个方面折衷考虑,我们取8个模拟电荷。
(3)程序编制优化程序采用C ++和Matlab 语言混合编程,综合二者的优点,具有简化程序和运算速度快的特点。
Matlab 是现代工程计算中必不可少的工具,它可以利用自身的丰富功能极大的简化程序,但它也存在处理循环体速度缓慢的缺陷,尤其是在优化程序中主要是进行循环体的计算,这种速度上的缺陷是不能容忍的。
好在Matlab 有与其他语言的程序接口,可以实现与外部程序的交互。
可以在其他程序中对Matlab 内置的函数库进行调用,并将Matlab 视为一计算引擎,充分发挥Matlab 在计算和绘图方面的优势。
213 磁场的计算D 盘与地面之间形成一个平行板电容器,在忽略边缘效应的情况下,平行板电容器两板间的・42 ・电子测量与仪器学报2004年电场:E =E 0e jat 1-1(1!)2(ωr C )2+1(2!)2(ωr C )4……=E 0e jat J 0(ωr C )(11)式中J 0(ωrC )为0阶贝塞尔函数;ω为角频率;c 为光速。