縫隙天線

近年來，平板縫隙天線因其低剖面，可集成化，容易組陣等特點，受到了人們廣泛關注與研究。縫隙天線是在波導、金屬板、同軸線或諧振腔上開縫隙，電磁波通過縫隙向外部空間輻射的天線。其特點是重量輕，具有良好的平面結構，易於與安裝物體共形。縫隙陣列天線的口徑面幅度分佈容易控制，口徑面利用率高，可以實現低副瓣或極低副瓣。同時，縫隙天線還具有結構牢固、簡單緊湊、易於加工、饋電方便、架設簡單等優勢。

平面天線以其低剖面，可集成化，易組陣等特點越來越受到人們的青睞。縫隙平板天線是一種典型的平面天線，正好迎合了現代無線通信系統發展的趨勢和要求，受到人們的廣泛關注與研究。縫隙天線是在金屬板、波導管、同軸線或諧振腔上開縫隙，電磁波通過縫隙向外空間輻射，從而構成的一種口徑天線。其最大的特點是低剖面，具有良好的平裝結構，易於與安裝物體共形，因而被稱為“薄紙”天線。縫隙陣列天線對天線口徑面內的幅度分佈容易控制，口徑面利用率高，體積小，重量輕，可以實現低或極低副瓣。同時，縫隙天線還具有結構牢固、簡單緊湊、易於加工、造價經濟、饋電方便、架設簡單以及可隱蔽性、可裝飾性等優勢'。

通常用的縫隙天線有兩種類型，一種是開在金屬平板上的縫隙一平板縫隙天線一種是開在波導壁上的縫隙一波導縫隙天線。近年來，波導縫隙陣列天線由於其低損耗、高輻射效率和性能穩定等一系列突出優點而得到廣泛應用，而平板縫隙天線卻因為損耗較大，功率容量低，效率不高，發展較為緩慢。

無限大和無限薄的理想導電平面上的縫隙稱為理想縫隙。理想縫隙上的電場與縫隙的長邊垂直，其振幅在縫隙的兩端下降為零。這一電場分佈與具有相同尺寸的導體振子（稱為互補振子）上的磁場分佈(即電流分佈)完全一樣。

根據電磁場的對偶性可知，理想縫隙所輻射的電磁場與互補振子產生的電磁場具有相同的結構，只是振子的電場矢量對應於縫隙的磁場矢量，振子的磁場矢量對應於縫隙的電場矢量而已。

因此。縫隙在yz平面內的方向圖為8字形，而在xy平面內的方向圖為圓形。理想縫隙的輸入阻抗與互補振子的輸入阻抗之積為z/4，z為周圍媒質的波阻抗。對於有限導體平面或曲面上的實際縫隙，只要導體面尺寸比波長大得多，特別是縫隙窄邊方向的尺寸較大，曲率較小，則其基本特性便近似於理想縫隙。

利用多個縫隙可構成縫隙陣。縫隙陣有兩類：諧振陣和非諧振陣。諧振陣中各縫隙是同相激勵的；非諧振陣中各縫隙有一定相位差，因而其最大輻射方向不是在陣的法線方向，而是與法線成一角度。非諧振陣的優點是頻帶較寬。

縫隙天線一般用於微波波段的雷達、導航、電子對抗和通信等設備中，並因能製成共形結構而特別適宜於用在高速飛行器上。中國第一顆人造衛星就使用了縫隙天線。60年代以來，波導縫隙陣天線（包括形成相位掃描或頻率掃描的面陣），因易於控制各縫隙的激勵以得到特定的口徑場分佈，結構簡便，已獲得迅速的發展和應用。超低副瓣天線（副瓣電平低於－40分貝）就是在60年代後期用波導縫隙陣首先實現的。

縫隙天線由於其特點而被廣泛地應用於地面、艦載、機載、導航、氣象、港管、信標和彈載雷達以及移動通信、衛星廣播等領域。隨著共形天線的理論和實踐的發展，縫隙天線的使用將佔有更加重要的地位。對於運動物體所用天線，縫隙天線可以說是理想的選擇，因為它可以與物體的表面做得平齊，沒有凸起部分，用於快速飛行器表面時不會帶來附加的空氣阻力，既隱蔽又不影響物體的運動。因而，縫隙天線可以用於外空間的飛行體以及地面、水面、空中快速移動的物體。

目前，通信技術、無線區域網以及點對點微波通信服務等無線通信技術正飛速度發展，這對於與之相適應的天線的需求也越來越大。這類天線普遍要求低成本、易於製造、便於安裝調校。而這些通信業務往往在城市、樓群之間、建築物之中進行，由於建築物結構的多樣性和空間分隔，對天線的結構和性能還有更多的要求，對天線的數量也有更多的需求，一個現代化的大型建築物內常常需安裝數十甚至數百的各類天線。用於室內安裝的天線，一般安裝於室內牆頂或牆壁上，採用小型平面天線不但便於安裝，而且易於實現隱蔽或進行裝飾。同時，採用平面縫隙天線還可以方便地實現波束可調性，以實現對室內特定區域的覆蓋，從而少電磁輻射，提高輻射效率，避免不必要的電磁傷害。可見，平面縫隙天線的以其獨特的優點，應該能夠在這些新的通信技術領域發揮應有的作用。