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给定品质因数(Q)限制下,自谐振天线的最大方向性(Directivity)的边界问题

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在给定Q值限制下,自谐振天线的最大方向性是指天线能够达到的最高方向性水平,而不会违反Q值的限制。这是一个重要的设计指标,因为它为天线设计者提供了在给定条件下优化天线方向性的指导。

目录



   
  • 品质因数(Q)与自谐振天线    
  • Q-Bounded Maximum Directivity of Self-Resonant Antennas    
  • 参考文献    

 
 



Q-Bounded

As shown below👇

品质因数(Q)与自谐振天线

1. 品质因数(Q)

品质因数Q是衡量天线或其他谐振系统能量储存与损耗之间关系的物理量。  
在天线中,Q值通常定义为天线谐振频率下储存的能量与每个周期耗散的能量之比。  
高Q值意味着天线能够更有效地储存能量,但相应地,其带宽较窄。  

 
Q值对天线的性能有显著影响,包括带宽、效率、方向性等。在设计天线时,需要在Q值、带宽和方向性之间做出权衡。  


 

2. 自谐振天线

自谐振天线是指在没有外部匹配网络的情况下,能够在特定频率下自然谐振的天线。  
这种天线通常具有简单的结构和较低的制造成本。  

 
自谐振天线在谐振频率附近具有最佳的辐射性能,包括较高的增益和方向性。然而,其性能也受到Q值的限制。  

 



Q-Bounded Maximum Directivity of Self-Resonant Antennas

超指向性是指能够实现极高的方向性,这超出了传统天线设计所能达到的水平。

这个需求是由通信和传感系统对提高范围、分辨率和灵敏度性能的需求推动的。


对于环绕天线的最小球体的给定电气尺寸,定义最大方向性需要一个约束来确保有限边界,因为没有它,方向性原则上可能是无限的。

此约束可以采用效率下限或Q -因子(即最小相对频率带宽)等可能性。或者,也可以根据场的自由度 (DoFs) 来限制在最小球体上可以激发的谐波数量。

研究内容:该领域的研究通常涉及以下几个方面:

探究Q值与天线方向性之间的数学关系。

分析不同天线结构对Q值和方向性的影响。

提出优化方法,以在给定Q值下实现最大的方向性。



参考文献



   

1. L. Passalacqua, C. Yepes, A. M. Barrera, B. Biscontini, E. Martini, and S. Maci, IEEE Transactions on Antennas and Propagation 72, 3033 (2024).

2. L. Passalacqua, C. Yepes, E. Martini, and S. Maci, IEEE Transactions on Antennas and Propagation 71, 9549 (2023).


       

来源:微波工程仿真
ACTANSA通信UM电气
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首次发布时间:2025-07-12
最近编辑:18小时前
周末--电磁仿真
博士 微波电磁波
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