天线基本知识
44页1、天 线 基 本 知 识 讲 座健博通电讯实业有限公司 技术部1天线 1.1 天线的作用与地位无线电发射机输出的射频信号功率,通过馈线(电缆)输送到 天线,由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后,由 天线接下来(仅仅接收很小很小一部分功率),并通过馈线送到无 线电接收机。可见,天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电 设备,没有天线也就没有无线电通信。 天线品种繁多,以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要 求等不同情况下使用。 对于众多品种的天线,进行适当的分类是必要的: 按用途分类,可分为通信天线、电视天线、雷达天线等; 按工作频段分类,可分为短波天线、超短波天线、微波天线等; 按方向性分类,可分为全向天线、定向天线等; 按外形分类,可分为线状天线、面状天线等; 等等分类。天线的基本知识* 电磁波的辐射 导线导线 上有交变电变电 流流动时动时 ,就可以发发生电电磁波的辐辐射,辐辐射的能力与导线导线 的 长长度和形状有关。如 图1.1 a 所示,若两导线导线 的距离很近,电场电场 被束缚缚在两导线导线 之 间间,因而辐辐射很微弱;将两导线张导线张 开,如 图1.1 b 所示,
2、电场电场 就散播在周围围空间间, 因而辐辐射增强。 必须须指出,当导线导线 的长长度 L 远远小于波长长 时时,辐辐射很微弱;导线导线 的长长度 L 增大到可与波长长相比拟时拟时 ,导线导线 上的电电流将大大增加,因而就能形成较较强的辐辐射 。天线的基本知识图1.1 a图1.1 b1.2 对称振子 对对称振子是一种经经典的、迄今为为止使用最广泛的天线线,单单个半波对对称振子可简简 单单地单单独立地使用或用作为为抛物面天线线的馈馈源,也可采用多个半波对对称振子组组成天 线阵线阵 。 两臂长长度相等的振子叫做对对称振子。每臂长长度为为四分之一波长长、全长为长为 二分之 一波长长的振子,称半波对对称振子, 见见 图1.2 a 。另外,还还有一种异型半波对对称振子,可看成是将全波对对称振子折合成一个窄长长的 矩形框,并把全波对对称振子的两个端点相叠,这这个窄长长的矩形框称为为折合振子,注意 ,折合振子的长长度也是为为二分之一波长长,故称为为半波折合振子, 见见 图1.2 b 。天线的基本知识1/4波长长对对称振子1/4波长长1/2波长长图1.2 a图1.2 b1.3 天线方向性的讨论 1.3.
3、1 天线线方向性 发发射天线线的基本功能之一是把从馈线馈线 取得的能量向周围围空间辐间辐 射出去,基本功 能之二是把大部分能量朝所需的方向辐辐射。 垂直放置的半波对对称振子具有平放的 “面包圈” 形的立体方向图图(图图1.3.1 a)。 立体方向图虽图虽 然立体感强,但绘绘制困难难 , 图图1.3.1 b 与图图1.3.1 c 给给出了它的两个主平面方向图图,平面方向图图描述天线线在 某指定平面上的方向性。从图图1.3.1 b 可以看出,在振子的轴线轴线 方向上辐辐射为为零,最 大辐辐射方向在水平面上;而从图图1.3.1 c 可以看出,在水平面上各个方向上的辐辐射一 样样大。天线的基本知识图图1.3.1 c 水平面方向图图图图1.3.1 b 垂直面方向图图图图1.3.1 a 立体方向 图图天线的基本知识1.3.2 天线线方向性增强 若干个对对称振子组阵组阵 ,能够够控制辐辐射,产产生“扁平的面包圈” ,把信号进进 一步集中到在水平面方向上。 下图图是4个半波对对称振子沿垂线线上下排列成一个垂直四元阵时阵时 的立体方向 图图和垂直面方向图图。垂直面方向图图立体方向图图也可以利用反射板可把
4、辐辐射能控制到单侧单侧 方向 平面反射板放在阵阵列的一边边构成扇形区覆盖天线线。下面的水平面方向图说明了 反射面的作用-反射面把功率反射到单侧单侧 方向,提高了增益。天线的基本知识全向阵阵 (垂直阵阵列 不带带平面反射板)抛物反射面的使用,更能使天线线的辐辐射,像光学中的探照灯那样样,把能量集 中到一个小立体角内,从而获获得很高的增益。不言而喻喻,抛物面天线线的构成包括 两个基本要素:抛物反射面 和 放置在抛物面焦点上的辐辐射源。 扇形区覆盖 (垂直阵阵列 带带平面反射板)平面反射板天线的基本知识1.3.3 增益 增益是指:在输输入功率相等的条件下,实际实际 天线线与理想的辐辐射单单元在空间间 同一点处处所产产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线线把输输入功率集中 辐辐射的程度。增益显显然与天线线方向图图有密切的关系,方向图图主瓣越窄,副瓣越 小,增益越高。 可以这样这样 来理解增益的物理含义义-为为在一定的距离上的某点 处产处产 生一定大小的信号,如果用理想的无方向性点源作为发为发 射天线线,需要100W 的输输入功率,而用增益为为 G = 13 dB = 20 的某定向天线
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