構成天線基本結構的單元,它能有效地輻射或接收無線電波。基本輻射單元可分為赫茲電振子、赫茲磁振子和惠更斯元輻射器。

  赫茲電振子 有確定方向的無限小的時諧線電流元。由電流與電荷建立的連續性方程,要求電流元相對的兩端具有大小相等、極性相反的電荷,且隨時間作簡諧變化。當電流元的長度趨近於零時,其電流趨近於無限大,而電流與長度的乘積仍為有限值。赫茲電振子的輻射圖形為8字形,其遠區輻射射場的表示式為

    (1)

    (2)

    (3)

式中

是TEM。波的波阻抗; λ為波長; β為相位常數; I為基本振子上流過的線電流幅度; l為振子長度; r為離開振子的距離;取球坐標系 rθψ(圖1)。

  赫茲磁振子 有確定方向的無限小的時諧線磁流元,是假想的基本輻射單元。由磁流和磁荷建立的連續性方程,要求磁流元兩端的磁荷大小相等,極性相反,而且隨時間作簡諧變化。當磁流元的長度趨近於零時,磁流應趨近於無限大,而磁流與長度的乘積仍為有限值。其遠區輻射場的表示式為

    (4)

    (5)

    (6)

式中Im為線磁流元幅度。式(4)、(5)說明,赫茲磁振子的場結構與赫茲電振子的場結構完全相同,隻是EH互換瞭位置。

  惠更斯元輻射器 實際上是電磁波傳播波前上的無限小的輻射單元。這一單元上的磁場可以用等效電流代替,而電場可以用等效磁流代替,其計算的輻射圖形為心臟形。把惠更斯元放在直角坐標系和球坐標系中(圖2),其遠區輻射場的表示式為

   (7)

   (8)

   (9)

式中η0E0/H0;惠更斯元上的電流IH0l1,磁流Im=-E0l2E0H0分別由式(4)和式(2)計算;Sl1l2,為惠更斯元的面積;

r方向的單位矢量。

  惠更斯元輻射器可直觀地看作是兩個基本振子的輻射之和,其方向性與電基本振子或磁基本振子的方向性是不相同的。

  典型輻射器 由基本輻射單元構成,主要有線振子天線、縫隙天線和喇叭天線等形式。

  ①線振子天線:有限長的線振子可看作是由許多個赫茲電振子串接而成。沿振子的全長對式(1)作積分,就可求得遠區輻射場。最常用的有半波振子等。

  ②縫隙天線:在一個無限大、無限薄的理想導電平面上開一個無限小的縫隙,並用接在縫隙邊緣的電壓激勵,就構成瞭縫隙基本單元(圖3)。它與赫茲磁振子等效,是實現赫茲磁振子的可行方案。許多個縫隙基本單元聯接在一起就可構成縫隙天線。縫隙可以開在波導壁上,也可開在平板上或圓筒上。

  ③喇叭天線:由波導末端擴展而成,可以將其口面場分佈看成無數的惠更斯元輻射器的總和,沿其口徑面對惠更斯元輻射器作積分就可求得它的遠區場。