色哟哟视频在线观看-色哟哟视频在线-色哟哟欧美15最新在线-色哟哟免费在线观看-国产l精品国产亚洲区在线观看-国产l精品国产亚洲区久久

0
  • 聊天消息
  • 系統消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術視頻
  • 寫文章/發帖/加入社區
會員中心
創作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領取20積分哦,立即完善>

3天內不再提示

拓展基于電磁學巴比涅原理的布克關系式

QuTG_CloudBrain ? 來源:The Antennas Academy ? 2023-08-07 14:15 ? 次閱讀

一.亨利·喬治·布克阻抗關系式

亨利·喬治·布克(Henry George Booker, 1910-1988) 先生系出劍橋學術名門,師爺愛德華·維克多·阿普爾頓爵士因無線電物理學(Radio Physics)研究獲1947年度諾貝爾物理學獎;導師約翰·阿什沃斯·拉特克利夫在劍橋大學享有崇高聲譽,他寫的書籍和論文是清晰闡述的典范,在使用英語進行科學解釋方面,無人能出其右;師弟馬丁·賴爾爵士因射電天文學 (Radio Astronomy)研究獲1974年度諾貝爾物理學獎。二戰期間布克與師弟馬丁都在英國電信研究所從事無線電波傳播與天線相關研究工作。 布克于1941年就完成了將光學中的巴比涅原理拓展到電磁學領域的工作,因為當時二戰戰事正酣,出于保密的原因,成果僅在英國電信研究所內部以機密的形式傳閱。布克于二戰結束后1946年正式公開發表了電磁學巴比涅原理及適用于互互補電磁結構的阻抗關系式1。該關系式如公式(1)所示

Z1×Z2 = Z02/4,

(1)

其中 Z0代表自由空間波阻抗約等于 377 歐姆,Z1與Z2分別代表互互補電磁結構的輸入阻抗。公式(1)后來被稱之為布克關系式,它表明互互補電磁結構的輸入阻抗之積可以是一個常量,與激勵信號的頻率無關。在天線領域,偶極子天線和與之對應的縫隙天線是典型的互互補電磁結構。

二.蟲明康人阻抗關系式

蟲明康人(Yasuto Mushiake, 1921-2020)先生畢業于日本東北大學,師從著名天線專家宇田慎太郎。宇田是八木-宇田天線的主要發明者。蟲明康人先生也獨立地推導出公式(1),他因沒能占先發表而感到沮喪。后來經過進一步思考,蟲明康人于1948年正式公開發表了公式(2)

Zi=Z1= Z2= Z0/2.

(2)

公式(2)后來被稱之為蟲明康人關系式2,它表明自互補電磁結構的輸入阻抗Zi可以是一個常量,與激勵信號的頻率無關。在天線領域,雙臂平面等角螺旋天線是典型的自互補電磁結構。 蟲明康人所在的日本東北大學電磁工程研究室近一百年來成果突出,人才輩出。其中一位在該研究室做過本科畢業設計的學生田中耕一先生,后來獲得了2002年度諾貝爾化學獎。蟲明康人老先生受此鼓舞,也期望他提出的自互補原理能受到諾貝爾獎委員會的青睞。

三.拓展亨利·喬治·布克阻抗關系式

作者1990年代初在香港中文大學開始接觸天線,期間面見過時任校長的高錕教授,親耳聆聽過他的教誨。他說過的話 “Miniaturisation of a four-leg bench to a three-leg stool is evolutionary. The university should do something revolutionary." 一直在鞭策著作者,踔厲奮發、篤行不怠。高錕校長是2009年度諾貝爾物理學獎得主。 2021年作者研究現代差分天線與單端口天線之間阻抗關系時,自然地拓展了布克關系式,也給出了嚴格的數學證明,成果發表在2022年2月IEEE天線與傳播匯刊上3。公式(3)-(5)是三種情況下拓展的結果。

Zm × Zhs = (Z1/2) × (Z2/2)= Z02/16,

(3)

Zm × Z2 = (Z1/2) × Z2= Z02/8,

(4)

Z1 × Zhs = Z1 × (Z2/2) =Z02/8.

(5)

公式(3)-(5)中Zm與Zhs分別代表單端口振子及縫隙天線的輸入阻抗,Z1與Z2分別代表差分振子及縫隙天線的輸入阻抗。拓展的布克關系式(3)-(5)都表明兩個天線的輸入阻抗的乘積始終恒定且與激勵信號頻率無關。但必須注意的是,滿足拓展的布克關系式的天線結構之間,電磁學巴比涅原理并不成立。換句話說,滿足電磁學巴比涅原理并不是兩個天線輸入阻抗的乘積與頻率無關的必要條件。

四.利用拓展的布克關系式指導寬帶天線設計

2021年中,束俊博士與作者通過全波仿真與天線實物測試驗證了拓展的布克關系式(3),并利用拓展的布克關系式(3)與(4)指導設計了兩種寬帶天線。成果整理成文章投到IEEE天線與傳播匯刊后,受到三位評審專家一致肯定。文章經過一輪評審與修改后,很快獲得錄用,于2022年11月在IEEE天線與傳播匯刊正式發表4。作為文章的通訊作者,2023年初我被告知,文章獲得編委會推薦,入圍R. W. P. King 論文獎候選名單。下面我將介紹如何利用拓展的布克關系式(4)來指導設計一種寬帶天線。

A. 天線結構

圖 1 示意了天線的幾何形狀和結構。請注意,天線由三角形單極子和雙三角形縫隙組成。天線具有結構簡單,易于加工的優點。為了弘揚我們中華哲學與智慧,我將雙三角形縫隙稱為陰天線,將三角形單極子稱為陽天線,將整體結構稱為陰陽天線。我將說明互耦在設計中起著至關重要的作用。互耦可以被認為是中華哲學陰陽符號中白色區域內的黑點和黑色區域內的白點。需要提及的是,蟲明康人自互補天線不涉及任何互耦,因為自互補天線就一個端口2,布克互互補天線也不涉及任何耦合,因為互互補天線是各自孤立的天線1。

a530b44c-3473-11ee-9e74-dac502259ad0.png

圖 1 陰陽天線的幾何形狀和尺寸示意圖

B. 設計策略

拓展的布克關系式(4)告訴我們陽天線與陰天線必須具有相同的諧振頻率。我們發現按照公式(6)-(9)選擇角度與尺度可以保證它們各自諧振在同一頻率。

a = 60o,

(6)

h = 0.15λ,

(7)

b = 180o ? a,

(8)

l = 2h.

(9)

公式(7)中λ是自由空間中的波長。 考慮到通過SMA連接器更容易在三角單極子的輸入端提供饋電,我們發現采用二端口導納矩陣處理更方便。一與二端口分別位于雙三角形縫最細處與單極子的輸入處,我們可以得到方程(10)與(11):

Y11V1 + Y12V2 = 0,

(10)

Y21V1 + Y22V2 = I2.

(11)

在三角單極子的輸入處看到的天線輸入導納Yi可由方程(10)與(11)表示為:

Yi =I2/V2 = Y22 – (Y122/Y11)

= (Y11 Y22 – Y122)/Y11.

(12)

為了使天線的輸入與源導納Y0匹配,互導納Y12必須滿足如下方程:

Y12 = ± Sqrt (Y11 Y22 – Y0Y11).

(13)

方程(13)中所需要的互導納Y12,可以通過優化圖1中的參數d得到。

C. 特征模式

陰陽天線有如圖2所示的兩個特征模式。而兩個模式之間的唯一區別是沿著雙三角形縫隙的模式電流流向相反。造成的結果是模式1地板上的有效電流區域大,諧振頻率低;模式2地板上的有效電流區域小,諧振頻率高。圖3是兩個模式在各自諧振頻率處三維輻射方向圖。對比發現兩個模式的輻射方向圖非常相似, 這就意味著陰陽天線的輻射方向圖可以在較寬的頻帶上保持穩定。陰陽天線實測發現分數頻帶寬度可達45%。

a5458f98-3473-11ee-9e74-dac502259ad0.png

模式1 模式2

圖 2 陰陽天線的特征模式

a54ebbea-3473-11ee-9e74-dac502259ad0.png

模式1

a57174dc-3473-11ee-9e74-dac502259ad0.png

模式2

圖 3 陰陽天線的特征模式三維輻射方向圖

四.結論

文章簡單地介紹了基于電磁學巴比涅原理的布克關系式與蟲明康人關系式。文章也介紹了作者如何自然地拓展了基于電磁學巴比涅原理的布克關系式。文章的重點是首次指出滿足拓展的布克關系式的天線結構之間,電磁學巴比涅原理并不成立。換句話說,滿足電磁學巴比涅原理并不是兩個天線輸入阻抗的乘積與頻率無關的必要條件。拓展的布克關系式對研發簡單結構的寬帶天線有指導意義。最后,讓我以下表所列天線阻抗關系來結束此文。

表1 普適的天線阻抗關系

貢獻者 阻抗關系 備注
謝昆諾夫5 Zdif/Zsig = 2. 適用于傳統差分及與之對應的單端口天線
傳統差分天線尺寸總是大于與之對應的單端口天線
張躍平3 Zdif/Zsig = 4,
for Z12 = ?Z11.
Zdif/Zsig = 0,
for Z12 = Z11.
適用于現代差分及與之對應的單端口天線
現代差分天線諧振與端口電分離度有關
現代差分天線尺寸可以等于或小于與之對應的單端口天線
張躍平3 Zcom/Zsig = 2,
for Z12 = Z11.
Zcom/Zsig = 0,
for Z12 = ?Z11.
適用于現代共模及與之對應的單端口天線
亨利·喬治·布克1 Z1×Z2 = Z02/4 布克關系
Z1 與Z2都是差分輸入阻抗
可用于媒質特性阻抗測量
教科書級別的成果
蟲明康人2 Zi = Z1 = Z2
= Z0/2
蟲明康人關系
可用于指導自互補天線設計
教科書級別的成果
張躍平3 Z1×Z2
= Z02/16,
Z1 與Z2都是單端口輸入阻抗
可用于指導寬帶天線設計及簡化媒質特性阻抗測量
張躍平3 Z1×Z2
= Z02/8
Z1 與Z2一個是單端口而另一個必須是差分輸入阻抗
可用于指導寬帶天線設計






審核編輯:劉清

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
  • 連接器
    +關注

    關注

    98

    文章

    14488

    瀏覽量

    136443
  • 諧振器
    +關注

    關注

    4

    文章

    1132

    瀏覽量

    65912
  • SMA
    SMA
    +關注

    關注

    4

    文章

    176

    瀏覽量

    24812
  • 無線電波
    +關注

    關注

    2

    文章

    251

    瀏覽量

    25673
  • 電磁學
    +關注

    關注

    1

    文章

    106

    瀏覽量

    14181

原文標題:拓展基于電磁學巴比涅原理的布克關系式

文章出處:【微信號:CloudBrain-TT,微信公眾號:云腦智庫】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

收藏 人收藏

    評論

    相關推薦

    ec電磁學計算軟件 -下載

    ec電磁學計算軟件 -下載 [/hide]
    發表于 05-15 11:05

    [求助]電磁學與電氣、電子技術互動的基本線索與主要特征

    請問各位行家,“電磁學與電氣、電子技術互動的基本線索與主要特征”這個題目如何完成有一個論題,我感覺好難哦,由于我不是這個專業的,查不到電磁學與電氣,電子方面的關系,請看過的專家給點提示,非常感謝!
    發表于 04-07 14:30

    計算電磁學講義

    計算電磁學講義
    發表于 04-19 15:05

    請問有電磁學的資料嗎

    那位那大神有電磁學的資料啊,求分享!!
    發表于 04-28 05:55

    計算電磁學的幾種方法的區別介紹

    計算電磁學是指對一定物質和環境中的電磁場相互作用的建模過程,通常包括麥克斯韋方程計算上的有效近似。計算電磁學被用來計算天線性能,電磁兼容,雷達散射截面和非自由空間的電波傳播等問題。計算
    發表于 06-28 07:38

    電磁學發展史介紹

    電磁學或稱電動力學或經典電動力學。之所以稱為經典,是因為它不包括現代的量子電動力學的內容。電動力學這樣一個術語使用并不是非常嚴格,有時它也用來指電磁學中去除了靜電學、靜磁學后剩下的部分,是指
    發表于 07-02 07:34

    計算電磁學基礎知識總結

    一. 計算電磁學的重要性在現代科學研究中,“科學試驗,理論分析,高性能計算”已經成為三種重要的研究手段。在電磁學領域中,經典電磁理論只能在11 種可分離變量坐標系中求解麥克斯韋方程組或者其退化
    發表于 07-02 07:36

    電磁學的數學基礎

    電磁學的數學基礎:電磁學的數學基礎:微波傳輸線的分析基礎,數學分析基礎等內容。
    發表于 08-22 18:06 ?87次下載

    電磁學電路實驗

    電磁學電路實驗:實驗一 電磁學實驗基本訓練 1 實驗二 電表的擴程和校準(設計性實驗) 5 實驗三 伏安法測二極管的特性 8 實驗五 示波器原理及使用 13 實驗六 用板式電位差計測量
    發表于 03-18 18:04 ?0次下載

    電磁學課件練習題 (電磁學習題集解答)

    本書是普通物理學教程之三電磁學電磁學課件練習題(電磁學習題集解答):真空中的靜電場,靜電場的物質的本互作用,靜電能,穩恒電源,真空中的靜磁場,電磁感應,交流電路
    發表于 07-17 10:03 ?41次下載

    電磁學復習提綱

    電磁學復習提綱
    發表于 05-18 14:17 ?6次下載

    電磁學的發展史

    電磁學或稱電動力學或經典電動力學。之所以稱為經典,是因為它不包括現代的量子電動力學的內容。電動力學這樣一個術語使用并不是非常嚴格,有時它也用來指電磁學中去除了靜電學、靜磁學后剩下的部分,是指
    發表于 03-07 13:46 ?9744次閱讀

    電磁場理論與計算電磁學的學習課件免費下載

    本文檔的主要內容詳細介紹到的是電磁場理論與計算電磁學的學習課件免費下載包括了:1 經典電磁學與計算電磁學 2 電磁學的發展歷史 3 近代
    發表于 11-13 08:00 ?15次下載
    <b class='flag-5'>電磁</b>場理論與計算<b class='flag-5'>電磁學</b>的學習課件免費下載

    電磁學的發展歷史詳細概述

    電磁學或稱電動力學或經典電動力學。之所以稱為經典,是因為它不包括現代的量子電動力學的內容。電動力學這樣一個術語使用并不是非常嚴格,有時它也用來指電磁學中去除了靜電學、靜磁學后剩下的部分,是指
    發表于 11-13 10:39 ?2次下載
    <b class='flag-5'>電磁學</b>的發展歷史詳細概述

    電磁學的介紹和近代研究史

    電磁學或稱電動力學或經典電動力學。之所以稱為經典,是因為它不包括現代的量子電動力學的內容。電動力學這樣一個術語使用并不是非常嚴格,有時它也用來指電磁學中去除了靜電學、靜磁學后剩下的部分,是指
    的頭像 發表于 05-13 09:40 ?5430次閱讀
    主站蜘蛛池模板: 黑人巨大两根一起挤进欧美| 精品无人区麻豆乱码1区2 | 国产亚洲综合视频| 久热人人综合人人九九精品视频| 日本欧美久久久久免费播放网| 亚洲精品免费观看| AV无码九九久久| 国产亚洲精品久久久久小| 麻豆官网md.pub| 午夜熟女插插XX免费视频| 91国内精品久久久久免费影院| 高清大胆欧美videossexo| 久久青草热热在线精品| 日韩精品一区VR观看| 尹人久久大香找蕉综合影院| 福利视频一二三在线观看| 快播成电影人网址| 性欧美videos俄罗斯| GOGOGO高清在线播放韩国| 精品久久香蕉国产线看观看麻豆| 秋霞网站一级一片| 中文字幕久久久| 国产精品自在拍在线播放| 青娱乐极品视觉盛宴国产视频| 野花4在线观看| 国产精品久久久久久久久齐齐| 免费果冻传媒2021在线看| 亚洲乱码高清午夜理论电影| 出差无套内射小秘书| 末成年美女黄网站色大片连接| 亚洲精品天堂自在久久77| 成人在线视频国产| 免费毛片播放| 一区二区三区福利视频| 国产婷婷色综合AV蜜臀AV| 日韩欧美亚洲精品综合在线 | 大胸女晃奶动态图| 蜜柚视频高清在线| 伊人激情综合网| 国产香蕉视频在线播放| 色中色最新地址登陆|