波导缝隙天线（一）[搬运]

本文旨在介绍波导缝隙天线的基本知识。搬运自https://www.antenna-theory.com。英语够用的朋友可以直接移步。感谢网站创始人Peter Joseph Bevelacqua教授的无私奉献。

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刻在波导上的缝隙天线阵列是导航，雷达和其他高频系统中的常用天线。它们易于制造，低损耗（天线效率高），并且辐射波为交叉极化很小的线极化波。这些天线通常用于飞行器中，因为它们可以制成与安装它们的表面一致的形状。缝隙通常很薄（小于0.1倍波长），并且长为二分之一波长（中心工作频率）。

假定波导上的缝隙宽度很窄。增加宽度会增加带宽（请记住，一般来说胖胖的天线带宽比较宽）；较大带宽的代价是较高的交叉极化度。细缝隙的分数带宽可以低至3-5％；宽插槽的FBW约为75％。波导缝隙阵列的示例如下图所示（尺寸由长度a和宽度b给出）：
和腔体缝隙天线一样，每个缝隙都可以独立地通过缝隙馈电。但是，（特别是对于大型阵列）这很难构造，而且我从未见过实物。取而代之的是将波导用作传输线来给天线单元馈电。

缝隙的位置，形状和方向将决定它们的辐射方式（或是否辐射）。另外，波导的形状和工作频率将起主要作用。要了解发生了什么，我们首先需要了解波导内的场。有关波导的主模传输，此处不再赘述，各位朋友可以查阅其他资料。

假定TE10主模式存在于波导中，且波导呈现出上图的几何结构，波导中存在的场由下式给出：

在上面，f是我们感兴趣的频率，k是波数，E0是一个用来指定向波导输入多少功率的常数。

与导体垂直的磁场会在导体表面产生电流。可以使用法向（n）的单位矢量来确定最终的表面电流密度J [以安培/米为单位测量]：
在波导的顶壁（缝所在的位置）上，感应电流将为：

当电流必须“绕过”缝隙以继续其所需方向时，就会发生辐射。或者说，如果缝隙切断了高频电流，就会发生辐射。 例如，考虑波导中心的狭缝，如下图所示。
在这种情况下，电流的z分量将不会受到干扰，因为缝隙很薄，并且z电流不需要绕缝隙传播。因此，电流的x分量将导致辐射。然而，在该位置（x ＝ a / 2），电流密度的x分量为零，即没有电流，因此没有辐射。所以，缝隙不能放置在波导的中心。

如果缝隙不在中心线上，则x方向电流将不为零，并且需要在插槽周围传播。因此，将发生辐射。注意，与边缘的距离将决定电流的大小。所以，通过这种方式，可以设计对每个元件具有不同激励的相控阵。

如果缝隙的方向如下图所示，则该缝隙将干扰电流密度的z分量。所以该缝隙会产生辐射。如果将此缝隙不放在中心线上，则可以调整其辐射功率。如下图所示，如果缝隙围绕中心线旋转了一个角度，它将产生辐射。它辐射的功率将取决于它旋转的角度（phi）-具体由phi的正弦平方给出。请注意，在这种情况下，电流的z分量仍然产生辐射。 x分量受到干扰，但电流在中心线的两侧将具有相反的大小，因此会抵消辐射。

在下一节中，我们将更详细地研究波导缝隙天线。

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