本文從電-磁組合型天線的物理結(jié)構(gòu)分析入手，結(jié)合實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬，采用頻域和時(shí)域測(cè)量相結(jié)合的方法，對(duì)電-磁組合型天線的特性進(jìn)行了研究。

　　1 理論分析

　　1.1 天線結(jié)構(gòu)

　　圖1為電-磁振子組合型超寬帶天線結(jié)構(gòu)示意圖[2]。圖中所示：①為天線同軸饋電區(qū);②為外導(dǎo)體板;③為電流環(huán)調(diào)節(jié)器;④為TEM喇叭上極板;⑤為TEM喇叭下極板。

　　圖1 電-磁振子組合型UWB天線結(jié)構(gòu)示意圖

　　1.2 天線物理結(jié)構(gòu)及其特性分析

　　天線的物理結(jié)構(gòu)與天線性能有比較密切的關(guān)系。輻射天線的輸入阻抗與超寬譜脈沖源的特性阻抗的失配，造成天線饋源處不同程度地反射。從圖1所示的天線結(jié)構(gòu)形式來看，激勵(lì)脈沖(如圖2)進(jìn)入同軸饋電區(qū)后，具有寬頻帶特征(如圖3)的脈沖電流饋入天線。一部分電流通過①、③、②構(gòu)成的電流環(huán)(或磁振子)向自由空間輻射,同時(shí)產(chǎn)生反射波和熱耗(由于激勵(lì)脈沖的上限頻率較低，天線的熱損耗一般可不予考慮);另一部分電流通過①、④、⑤構(gòu)成的阻抗?jié)u變型TEM喇叭(主要表現(xiàn)為電振子輻射器)向自由空間輻射，同時(shí)也產(chǎn)生反射波。

　　圖2 激勵(lì)脈沖波形　　　　　　　　　　　　 圖3 激勵(lì)脈沖頻譜

　　根據(jù)以上分析，可以得到該天線等效電路，如圖4所示。其中Rring、Rtrumpet分別為天線的磁振子(電流環(huán))與電振子(TEM喇叭)的輻射電阻，二者與激勵(lì)信號(hào)的頻率f成非線性關(guān)系。

　　圖4 電-磁振子天線等效電路圖

       天線中的電流環(huán)為并聯(lián)諧振回路，隨著頻率的提高，電流環(huán)由低頻短路負(fù)載逐漸轉(zhuǎn)變成為以磁振子為主的輻射器，磁振子的輻射電阻Rring也相應(yīng)增加。對(duì)低頻而言，電流環(huán)為小環(huán)輻射器，相當(dāng)于磁基本振子，其輻射特性等同于磁基本振子;而對(duì)高頻而言，它又相當(dāng)于大電流環(huán)輻射器，可以應(yīng)用大電流環(huán)輻射理論來分析其輸入特性和輻射特性。