通信、雷達、導航、廣播、電視等無線電技術設備都是通過無線電波傳輸信息的,都需要無線電波的輻射和接收。在無線電技術設備中,用來發(fā)射和接收無線電波的設備稱為天線。
天線研究的本質是研究由天線產(chǎn)生的空間電磁場分布和由空間電磁場分布決定的天線特性??臻g中任意點的電磁場滿足電磁場方程——麥斯威爾方程和邊界條件,這意味著天線研究的問題是在特定條件下求解麥斯威爾方程。具體條件是激發(fā)條件、邊界條件和輻射條件。電磁場的求解方法通常直接或間接由麥斯威爾方程求解。直接法是比較困難的,為了使天線找到導體的電流分布,然后在空間中的場分布,這使得麥斯威爾方程變成一個積分問題,以解決導體的電流。通常情況下,在實際問題中條件是理想化的。
數(shù)值方法涉及離散化,原因是在積分或微分方程中的連續(xù)函數(shù),以及可在電子計算機中處理的離散函數(shù)。隨著計算機的發(fā)展,微波和天線的計算方法有很多,如有限差分法、有限元法和矩量法等。
有限差分法采用差分法將其轉化為代數(shù)方程組,然后用計算機求解數(shù)值。將電磁場連續(xù)場問題轉化為離散系統(tǒng)問題,利用離散點上的數(shù)值解逼近連續(xù)場中的實解。這種近似計算方法是有限差分法。
有限元法將連續(xù)場分解成許多較小的區(qū)域,這些區(qū)域元素的集合代表原始場。然后建立每個元素的公式,并結合得到連續(xù)場的解。
矩量法是將連續(xù)方程離散成代數(shù)方程的一種方法。各種數(shù)值方法被用來產(chǎn)生各種電磁仿真技術。
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