可以用简单的办法扩展电偶极子天线的带宽，其一是增加电偶极子的导线直径，其二是进一步扩展这一思路，用直径渐变的导线去替代电偶极子的辐射体，形成双锥结构，即本章研究的双锥天线，能大大扩展天线带宽。首先研究理想化的双圆锥天线，然后讨论几种实用的变形天线。 2．1 无限长双圆锥天线
一金属导线与z轴之夹角为θh，防辐射面料
绕z轴旋转一周形成图1所示的无限
长金属双圆锥。两个顶点之间的间距
h为无限小，在顶点处双圆锥互相绝
缘。用射频信号源接于两顶点之间，
在金属圆锥面上产生电流，并向空间
辐射电磁波。图1所示结构即无限
长双圆锥天线。分析表明，该结
构可以看成是无限长圆锥传输线， 图1. 无限长双圆锥天线 传输的主模是TEM球面波。空间中仅存在Hφ和Eθ两个场分量。由可得(提示：
）
(2.1)
(2.2)
由式（2.1）看到
(2.3)
电压比较器电路根据无限长圆锥结构，把磁场写成如下形式
(2.4)
把式(2.4)代入式(2.2)得到
(2.5)
式(2.5)就是，满足TEM波的要求。场分量随θ的变化为，归一化辐射方向图为
， << (2.6)
方向图如图2所示。
定端电压和端电流。参见图1，电压
等于Eθ沿着r=常数的路径积分，
(2.7)
磁场Hφ在导体表面的边界条件为，锥面上总电流为
(2.8)
由式(2.7)和式(2.8)得到任意r处的圆锥传输线特性阻抗为
(2.9)
可以看到Z0与径向坐标r无关，因此，也是馈电点的阻抗，即天线输入阻抗。式(2.9)是一个
实数，与频率无关，所以无限长双圆锥天线是一种超宽带天线。
有限长双圆锥天线
实际天线总是有限长的，需要用适当方式把无限长双圆锥天线截断，变成有限长双圆锥天线。截断的直接结果是在截断处产生反射，并产生高阶模，输入阻抗变为复数，出现了输入电抗。如何准确描述有限长双圆锥天线，特别是电长度很小的双圆锥天线，是设计和改善天线性能的前提。
一、引言
圆锥天线是常用的超宽带天线(3,5,13)，
其理模型论是无限长导体双圆锥，从圆
锥顶点馈电。在工程中使用的天线不可
能是无限长，由于用环境限制，特别是
在频率较低时，其电长度比较小。电长
度小使得圆锥天线的辐射电阻降低，并且输入阻抗不再是纯电阻。当天线电长度趋于零时，天线的辐射电阻趋于零，输入电抗趋于无限大。使得天线带宽变窄，匹配困难，效率降低。为了改善天线性能就需要对输入电抗进行补偿。
对于电偶极子天线，常用的补偿方法有：电阻加载(6)、电容加载(7)、连续加载和集总加载(8,9)、网络加载(10,11)、介质加载(12)等。尺寸很小的圆锥天线也属于电偶极子天线类型(4,5)，虽然也可以采用上述方式来补偿，但是，一方面圆锥天线的尺寸比电偶极子尺寸大(如图3所示圆锥单极子天线)采用上述方法不方便；另一方面，这些补偿方法效果也不显著(12)。S. S. Sandler和R. W. P. King(5)给出的方法是在天线馈电口接一段适当长度的传输线，使“传输线/天线”构成的系统谐振，从而得到纯电阻输入阻抗。要求传输线的电长度为
； (2.10)
其中Zin是天线输入阻抗，蒸馏水发生器Zc是天线特性阻抗。Sandler和King的计算结果表明，对任意一副天线，工作频率不同所需的电长度也不一样，大体上随频率周期性变化，变化范围为π/2组合鞋架≤≤3π/2。这样一来，在超宽带系统中，天线要始终保持输入阻抗为纯电阻是很难的，或者说只能在较小的范围内保持输入阻抗为纯电阻。
要实现理想的补偿，首先必须准确的描述电小天线，换句话说，必须给出有效的电小天线等效电路。迄今为止，文献大都是用集总参数等效电路来描述电小天线(1,14)多点干油泵，实际上，天线是变形的传输线，是一种分布参数元件，集总参数等效电路不能准确描述天线特性。 本节从Papas和King(2)给出的圆锥天线输入阻抗Zin表达式导出天线等效电路的传输线模型，这种传输线型等效电路与计算机仿真结果很吻合。利用这种新型等效电路可以更好地设计补偿电路，改善天线性能。
二、传输线型等效电路
Papas和King给出的圆锥天线驱动点阻抗Zin为(2,5)
； (2.11)
(2.12)
(2.13)
其中是二阶球Hankel函数，是n阶Legendre多项式，求和是对全部奇整数，Zc是圆锥天线的特性阻抗，是天线区域反射波和外向TEM波的幅值之比，是一个关于实变数ka的辅助函数，k＝2π/λ。
从几何结构上讲很容易理解天线是变形的传输线。把开路双线传输线的末端张开，就成为对称振子天线；或者波导口径逐渐变大就成为喇叭天线。另一方面，从电气特性上也可以得到同样结论。根据Papas 和King(2,5)给出的公式，容易导出电小圆锥天线的输入阻抗Zin的传输线表述形式。令
(2.14)
(2.15)
把式(2.15)代入式(2.11)，可以得到
(2.16)
其中。令，
有
(2.17)
在形式上，式(2.17)给出的Zin是末端接有负载的传输线输入阻抗，其等效电路如图2所示。当ka= nπ，n 为整数，
, (2.18)
放血刀
表现为“λ/4阻抗变换器”的性质。当ka= nπ±π/2，n 为整数，
, (2.19)
这是“半波长传输线”的特性。式((2.16))也可以写成
, (2.20)
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