COMSOL中高频电磁场的多尺度模拟导论（三）

在COMSOL Multiphysics 中使用带特性阻抗的集总端口时，计算的远场增益相当于IEEE（电气和电子工程师协会） 定义的实际增益。我们必须明确提及这一点，因为在过去的几十年中增益的定义发生了多次变化。从2017 年发布的COMSOL Multiphysics 5.3 版本起，COMSOL 软件将按照IEEE 的定义更改变量名称。

Vivaldi 天线的实际增益和电场，使用了COMSOL Multiphysics 和“RF 模块”进行模拟。您可以在“案例下载”中获取Vivaldi天线的教学模型。

接收天线、洛伦兹互易定理和接收功率

到现在为止，我们讨论的术语对应的是发出辐射的天线，不过它们通常同样适用于接收天线。在上文中，我们更关注发射的原因是天线通常遵守互易定理（洛伦兹互易定理是大多数天线教科书的必要章节）。互易的含义是在特定的方向上，不管是沿此方向发射信号还是从此方向接收信号，天线的增益都是相同的。在实践研究中，您可以使用发射天线的单个仿真来计算任意方向上的增益，这比模拟每个指定方向上的接收过程更加简单。

当讨论到接收天线时，我们往往想要计算入射信号的接收功率。具体的方法是用天线的有效面积

乘以入射功率通量，同时考虑到传输线的阻抗失配，由此得出

。

不出所料，它与弗里斯传输方程的其中几项惊人地相似。

发射器示例：完美电偶极子

今天，我们将讨论一种类型的发射器：完美电点偶极子。您可能在不同的文献中看到它被称为完美、理想或者无穷小偶极子。此发射器常用于表征电小天线的辐射。场的求解方程为

其中为辐射源的偶极矩（勿与极化失配混淆），k 为介质的波矢。

电小天线产生的电磁场的各区域分解图。