什么是线天线？

　　线天线是由线径远比波长为小，长度可与波长相比的一根或多根金属导线构成的天线。主要用于长、中、短波及超短波波段，作为发射或接收天线。
　　线天线的工作原理是基于场强叠加原理。单根线天线可以看成是由许多无限短的小线段组成的，这些无限短的小线段称为电流元。许多电流元的辐射场叠加在一起就构成整副天线的总辐射场。
　　一副天线如果由几根导线组成，则它的总辐射方向性图是这几根导线的辐射方向性图的叠加结果。
　　将型式相同的天线按一定位置排列就构成天线阵（或称阵列天线）。天线阵中的每一副天线称为矣天线阵的单元，或称阵元。单元排列在一根直线上称为直线天线阵（简称线阵）；排列在一个平面上称为平面天线阵（简称面阵）。整个天线阵的辐射方向性图是各个阵元天线的辐射方向性图的叠加。因此它与每一阵元天线的型式、相对位置和电流分布情况有关。选择并调整各个阵元天线的型式、相对位置和电流的大小与相位就可使叠加出来的天线阵总方向性图适应各种不同的需要。

　　线天线基本理论（Fundamental Theory of Linear Antenna），研究如何应用数学物理方法分析和求解由导线所组成的天线或天线阵的问题，包括求出天线上电流分布、输入阻抗和辐射场等。包括早期的理论，电路理论或积分方程理论，场理论或微分方程理论，矩量发，瞬变问题或时域问题等内容。
　　H.R.赫兹是天线理论的奠基人。1887～1888年他diyi个建立了Z基本和Z简单的电容天线理论。但天线理论进展很慢。1897年，H.C.波克林顿为细线天线建立了积分方程并证明了细线天线上的电流接近正弦分布，天线上电流波和电荷波是以光速向前传播的。从那时起一直到20世纪30年代，天线和天线阵理论都是基于波克林顿得出的这两个结果。赫兹的解能使人们在给定电流分布下求出电磁场和辐射图，再加上波克林顿的结果和能量守恒定律，就能解决许多实际天线问题。但是由于当时数学上的困难，未能解出波克林顿的积分方程，这一时期的天线理论都是近似的。例如，在求天线的输入阻抗时，先假设其上的电流分布为正弦分布，据此并利用坡印亭定理求出由天线表面发出去的功率除以Z大电流的平方（半波振子）而得到输入阻抗。这种方法称为感应电动势法，其近似性在于正弦电流分布在天线表面所产生的场不满足边界条件。
　　线天线的瞬变问题或线天线的时域问题有三种求解方法。①经典法或傅里叶变换法：先求出线天线的频域解，然后再利用傅里叶变换将频域解化为时域解；②直接时域解法：先建立以线天线的时空分布为待求函数的时域积分方程，然后用数值法求解，从而得到输入特性和辐射特性。在这里，线天线本身和时间都必须分割成小段。但线天线的时域严格解，只有当线天线为无限长时才能求得；③奇异性展开法：主要是用复频率平面上的奇异性展开来表示线天线的时域响应。根据实验发现，用脉冲源激励的天线或散射体的瞬变响应主要由一些衰减的正弦型响应组成，而每个响应的特征是用拉普拉斯变换复频率平面上的一个极点或一对极点来表示。天线或散射体在这些极点附近的频率有很大的电磁响应。这就引出了奇异性展开法。宽频带的脉冲激发了这些极点，后者则是天线或散射体自由振荡的解。自然模的波形与源脉冲波形无关，但其复振幅系数（称为耦合系数或谐振强度）却与源函数有关。

余 川

在移动通信环境中，系统的容量和通信质量主要受到多径衰落和共道干扰的影响。天线分集是消除多径衰落、YZ共道干扰的有效手段。双单极子天线可用作Z简单的分集天线。用于移动台时，由于受体积限制，双单极子天线的间距一般较小，因此天线之间的互耦较强。互耦一方面使得天线系统的辐射效率下降，另一方面使得端口之间的相关系数增加，降低了分集合并增益。因此用于移动台的双单极子分集天线必须满足间距小、互耦极小的要求。

采用连续电阻加载的方法可使两个偶极子的互耦极小。但由于采用有耗元件电阻加载，直接降低了双天线的辐射效率；采用这种连续电阻加载的去耦方法要求两个偶极子的间距要大于0.2l ，这也限制了方法的使用。美国University of Texes-Pan的研究人员在两个单极子之间的适当位置加一个crossbar，得到了紧凑的、高隔离度的双单极子分集天线。虽然这一结构可以得到很高隔离度（在ZX频率点超过30dB），但其20dB隔离度带宽小于1.5%，并且在这一带宽内回波损耗远达不到- 10dB的水平，还需要另加匹配电路。

为了在保证高隔离度的情况下展宽带宽，必须对天线结构进行改造。采用遗传算法和矩量法对双单极子进行形状优化，实现工作带宽的展宽。提出了一种原始天线结构，即在双单极子之间张一张金属网，如图1所示。然后用遗传算法对金属网的形状进行优化，得到一个紧凑的、具有较宽带宽的高隔离度两端口线天线，如图2所示。实验结果表明，天线双端口的-10dB带宽为6%， ZX频率的隔离度高达40dB。图3为优化天线的S参数MOM仿真结果S11¢ ，S12¢ 和实验结果S11，S12