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共面波导电磁场探头天线的设计
共面波导电磁场探头天线的设计
概述：
随着电子技术的不断发展，电磁场探头天线在测试电磁环境中得到了广泛的应用。在电磁场测试中，共面波导电磁场探头天线是一种常用的测试工具。本文将介绍共面波导电磁场探头天线的设计，具体分为以下几个部分：
1.共面波导电磁场探头原理
2.共面波导电磁场探头的分类
3.共面波导电磁场探头设计及实现方法
4.共面波导电磁场探头的性能评估
1.共面波导电磁场探头原理
共面波导传输线是指两个不同的平面波导，包括一个中央信号传输导体和两个旁边贴合的地面。共面波导可以在微波频率范围内进行高速和低损耗的信号传输，因此它在高速数据传输和射频电路设计中得到广泛应用。
共面波导电磁场探头天线的原理是：在共面波导的宽导缝上，通过导线受到电磁波的激励，然后把电磁波信号转化成电信号，进而给测试设备发出信号，测试设备接收这个信号后，就能得出被测场的强度。
2.共面波导电磁场探头的分类
共面波导电磁场探头按照形状分为以下几种类型：
(1)菱形共面波导探头：菱形共面波导探头的复合几何构造使得波导电磁波方向均匀，可以在整个频率范围内工作。该探头是一种广泛应用的无源电磁场探头天线。
(2)色散型共面波导探头：色散型共面波导探头具有特殊的微波管道，它能够承受大的功率和较高频率的电磁信号，而不会引起过多损耗。
(3)集中式共面波导探头：集中式共面波导探头可视为经典无源天线的扩展，通过对共面波导的特殊处理，在窄带范围内实现了较高的效率和宽波束形状。
3.共面波导电磁场探头设计及实现方法
共面波导电磁场探头的设计关键在于探头的结构和天线的布局。其具体实现方法如下：
(1)探头结构的设计
共面波导电磁场探头的探头结构一般采用线性的桥式结构，因此探头的中央部分是导体的结构。导线一般是用1/8英寸直径的手持探头来制造的，导线的长度通常是探头宽度（即波导导地板的宽度）的4至8倍。为了保证线性和良好的匹配，探头的长度应当与微波频率的波长相匹配。
(2)天线的布局
共面波导电磁场探头的天线分为正弦和余弦两种布局。正弦布局是通过沿着探头的导线布置一些金属件来实现的，而余弦布局则是在导线两端合成的信号线上放置一些感性元件实现的。实际应用中，余弦布局会优于正弦布局。
4.共面波导电磁场探头的性能评估
对于共面波导电磁场探头的性能评估主要包括以下几个关键参数：
(1)常数
共面波导探头的常数是测试微波场的重要参数之一，它是指通过探头导向到测试设备的信号阻抗比下一级输入或输出的阻抗的比值。
(2)线性范围
探头的线性范围是指能够捕获的场的最大带宽和最高电场强度。在实际应用中，线性范围越高，探头可接受的场越多。
(3)灵敏度
探头的灵敏度是指探头在接收电磁场时产生的电压与电磁场的功率之比。灵敏度越高，探头接收电磁场效率越高。
(4)分辨率
分辨率是指探头探测所能分辨出的最小场变化。
总结：
共面波导电磁场探头天线是一种在测试电磁环境中广为应用的工具，其具有良好的传输性能、线性范围、灵敏度和分辨率。在设计和实现时，需要注意探头结构和天线的布局方式，以优化相应的性能参数。