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增益天线工作原理概要

增益天线工作原理概要
增益天线工作原理概要

无线网络的信号太弱,想改造下PCI无线网卡,从网上收集了这几个无线网卡改装方法,分成几个部分发给大家希望你能派上用场。

自己制作无线网络增益天线

信号不稳定,你能惬意地靠在沙发上享受无线网络? 网络覆盖范围小,你只能提着笔记本电脑在一个狭小的区域“移动”。

在使用无线网络的时候,你肯定会遇到或即将遇到这些令人不爽的问题。解决这些问题,除了减少遮挡物、减少同频段设备的干扰外,最有效的方法就是更换高增益的天线了,用天线加强无线网络的传输效果、覆盖范围。然而,购买无线增益天线需要掏出不少银子,可能花费上百元甚至上千元的费用。

“鱼与熊掌”都想兼得的我们,是否能找到两全其美的办法呢?对于DIY迷来说,这个问题是非常简单、也非常有趣的,因为在家里,很多日用品、甚至废弃物都可以作为制作无线天线的材料。当然,人人都可动手制作无线天线……

基础不可无:增益天线工作原理

别急于下手制作,动手制作之前,我们还得了解一下无线增益天线的基本工作原理。只有有了一定的理论基础,我们才能制作出效果极佳的天线。

关键词:抛物面、焦点

对于增益天线工作原理较为通俗的说法就是:在现有天线周围放置规则的金属抛物面,使天线位于抛物面的内反射焦点处,通过电磁波反射在焦点处形成能量集中,从而增强电磁信号的收发,实现在特定方向增强信号。

制作简单的增益天线的关键就在于找到比较规则的金属抛物面和计算抛物面的焦点位置。金属抛物面并不一定要求用金属板,也可以是网状、栅栏状金属材料。焦点位置的确定需要根据所选抛物面的形状来计算。

计算公式:F=D×D/16H (m 其中,D为抛物面的直径,H为抛物面的深度,单位为m。考虑到存在一定误差,因此可以用更简单的估算公式进行计算,即F=0.3D~0.4D。

在一个简单的Wi-Fi无线网络中,包括无线路由器或无线AP,以及无线网卡等。因此,要增强无线信号的传输效率,要从增加无线路由器或无线AP天线的收发增益和无线网卡收发增益两个方面入手。

接下来,就让我们来看看无线路由器或无线AP的增益天线的制作方法和无线网卡增益天线的制作方法。

易拉罐变无线路由器增益天线

提高无线设备之间的传输效率,首先要考虑增加无线路由器(无线AP天线的增益,在不更换现有设备天线的情况下,最好的办法就是将现有天线改装为增益天线,以达到提高无线路由器(无线AP天线收发效率的目的,进而提高传输距离和速率。

关键词:抛物面、焦点

制作材料:金属桶、原有无线路由器天线

辅助工具:剪刀或手锯、尺子、计算器、纸、笔

第一步,寻找材料

目前常见的无线路由器或无线AP的天线一般都是线型且竖直向上的,考虑到要做成这样的形状就需要寻找桶状的金属器皿,材料不必太坚硬以便根据情况进行切割,也不要太沉重以免增加固定的难度。

不过,聪明的你可能马上就会想到牛奶桶、手机包装桶、易拉罐等,这些都是制作无线路由器(无线AP增益天线的好材料。

第二步,切割金属桶

根据无线路由器(无线AP现有天线的长度和位置,将金属桶进行垂直切割,可以留下一个底面以方便固定。为了制作简单,建议直接使用材质较软的易拉罐,用剪刀将易拉罐剪为对称的两个部分,将侧面分为均等的两个部分(图1。

图1

第三步,计算焦点位置

直接套用上面介绍的公式即可,之后需要根据实际情况进行适当的移动,寻找最佳位置点。可以借助无线网卡自带的软件进行测量,选择好焦点后就可以进行固定。

第四步,固定金属桶

为了将切割好的金属桶充分起到在特定方向增加天线增益的作用,需要将线状天线均匀固定在金属桶的柱状抛物面的焦点处。选择好焦点位置之后,为了方便今后的使用,需要使金属桶与天线之间相对固定。固定的方法就可以充分发挥你的聪明才智了。

总之使用非金属材料固定即可。图2就是使用胶带进行固定的效果图。

图2

经过以上四步的制作之后,一个最简易的无线路由器(无线AP的增益天线就制作好了,将天线朝向无线网卡所在的位置,马上检测一下效果如何吧。

方法总结:这种方法就是根据我们上面介绍的制作增益天线的基本原理,将无线路由器(无线AP的原有天线改装为效果更好的增益天线,关键之处就是自己一定要选择好合适的金属抛物面材料,计算好抛物面焦点,其特点是简单、零成本。

漏勺变无线网卡增益天线

如果无线路由器或无线AP不适合加装增益天线,那么我们该如何增加无线信号的传输距离和效率呢?显然,只有给无线网卡增加增益天线了。下面笔者以USB无线网卡为基础元件,介绍一下如何制作无线网卡增益天线。

关键词:抛物面、焦点、支架

制作材料:金属抛物面、USB无线网卡

辅助工具:手锯、尖头钳子、橡胶管、USB连接线、尺子、计算器、纸、笔

第一步,寻找材料

首先寻找有规则抛物面的金属器具,那么你会想到什么呢?很快你就会想到家里的铁锅,但是铁锅质量较重且不适合固定和安装,也不美观。好在,我们的祖先在千年以前就为我们发明了制作增益

天线的好物件“漏勺”(图3,是不是有点疑问?马上你就知道它除了可以用来捞饺子和面条,还能用来制作增益天线。

图3

第二步,准备工具

制作过程中可能用到的工具有手锯、尖头钳子、橡胶管以及USB连接线等。手锯是用于将漏勺把锯掉或让它长短合适。尖头钳子则用于在漏勺中心为橡胶管剪一个合适的缺口(图4。橡胶管的作用就是根据焦点的距离将USB接头固定在漏勺上;而USB连接线就是为了将无线网卡与电脑连接起来。

图4

当然,你还是要准备好一把尺子,如果必要也需要纸、笔和计算器,以测量和计算焦点位置。

第三步,计算焦点位置

确定了焦点位置才可以确定胶皮管的长度,才能固定胶皮管和无线网卡。

采用上面所介绍的焦点计算公式即可计算出焦点距离漏勺底部中心(胶皮管安放处的长度,要注意的是要考虑USB网卡的长度,因为USB无线网卡的天线是内置的,USB网卡的内部结构和内置天线位置如图5所示。

图5

打开USB无线网卡,内置天线就位于左侧白色位置。这样只要保证USB无线网卡的底部位于焦点位置即可,如果USB无线网卡本身长度不够,则需要用胶皮管来支撑USB无线网卡。

第四步,固定USB无线网卡

在确定焦点位置之后,就可以对USB无线网卡进行固定了。一定要注意测量好USB网卡的长度和胶皮管的长度,二者连接后的长度之和应等于计算好的焦点距离(图6。

图6

第五步,为天线制作支架

可以使用漏勺原来的竹板作为支撑,不过每次使用都需要找合适的位置固定,这种情况下就需要给天线制作一个支架,做一个三脚支架就很牢固。材料可以任意选择,只要支架材料与漏勺天线绝缘即可。例如,可以使用三只竹筷子做成一个支架,当然你也可以奢侈一点,用废旧的照相机的三脚架来做支架(图7。

经过以上五个步骤,一个超酷的USB无线网卡增益天线就制作成功了,使用USB连接线与你的电脑相连,你就可以体验自制增益天线给你带来的“快感”了。

方法总结:这种方法也是根据我们所介绍的制作增益天线的基本原理,将USB无线网卡的原有天线改装为效果更好的增益天线,关键也在于要选择合适的金属抛物面材料,计算好抛物面焦点,其特点是效果显著、简单、零成本,是从末端增强无线信号收发效果的最佳解决方案。

怎么样,你已经快变成一个无线天线的DIY迷了吧,强烈的动手欲望肯定召唤着你立刻动手。不过,还是要善意的提醒你,自制无线增益天线的稳定性和可靠性都不一定能够达到市场上的成品天线所具备的效果。但是,有动手制作一个无线增益天线的经历,也是很值得骄傲的,至少你通过

制作过程,充分了解了增益天线的工作原理,说不定你就可以制作出一款极具创意、外形超酷,而且效果极佳的无线天线。

抛物面天线的工作原理

抛物面天线的工作原理 普通抛物面天线的结构如图3-1所示。馈源是一种弱方向性天线,安装在抛物面前方的焦点位置上,故普通抛物面天线又称为前馈天线。由馈源辐射出来的球面波被抛物面往一个方向(天线轴向)反射,形成尖锐的波束,这种情况与探照灯极为相似。 图 3-1 普通抛物面天线的结构图图 3-2 普通抛物面天线的几何关系图 抛物面是由抛物线绕它的轴线(z轴)旋转而成的,如图3-2所示。在yoz平面上,以F为焦点,O 为顶点的抛物线方程为: 相应的立体坐标方程为: 为了便于分析,也可引入极坐标。令极坐标系(ρ,ψ) 的原点与焦点F重合,则相应的旋转抛物面的方程可表示为: 设D为抛物面口径的直径,为口径对焦点所张的角(简称口径张角),由上述关系式可导出决定抛物面口径张角的抛物面焦径比: 焦径比的大小表征了抛物面的结构特征,f/D越大,口径张角越小,抛物面越浅,加工就容易,但馈源离主反射面越远,天线的抗干扰能力就越差,反之亦然。 抛物面具有如下重要的几何光学特性:由焦点发出的各光线经抛物面反射,其反射线都平行于z轴;反之,当平行光线沿z轴入射时,则被抛物面反射而聚焦于F点。其原因是,由焦点发出的各光线经抛物面反射后到达口径面的行程相等(这一结论可利用抛物线的以下性质来证明:从抛物线任一点到焦点的距离等于该点到准线的距离)。

微波的传播特性与光相似,因此,位于焦点F的馈源所辐射的电磁波经抛物面反射后,在抛物面口径上得到同相波阵面,使电磁波沿天线轴向传播。如果抛物面口径尺寸为无限大,那么抛物面就把球面波变为理想平面波,能量只沿z轴正方向传播,其它方向辐射为零。但实际上抛物面的口径是有限的,这时天线的辐射是波源发出的电磁波通过口径面的绕射,它类似于透过屏上小孔的绕射,因而得到的是与口径大小及口径场分布有关的窄波波束。 3.2.2 偏馈天线 前馈抛物面天线的馈源位于天线的主波束内,因而对所接收的电磁波形成了遮挡,其结果降低了天线的增益,增大了旁瓣。将馈源移出天线反射面的口径,可消除馈源及其支撑物对电磁波的遮挡。图3-3示出了偏馈反射面天线的结构示意图。 实际上,偏馈反射面是在旋转抛物反射面上截取一部分而构成的。它同样可将焦点发出的球面波转换成沿轴向传播的平面波。馈源的相位中心仍放在原抛物面的焦点上,但馈源的最大辐射须指向偏馈反射面的中心。尽管反射面的轮廓呈椭圆型,但它的口径仍是一个圆。此外,对于偏馈天线而言,电磁波的最大辐射方向并不在偏馈反射面的法向,而是与法向成一定的夹角。这一特点也是偏馈天线的另一特 色,如图3-4所示。对于偏馈天线有式中,ψo是抛物面轴线与焦点到反面中心联线的夹角。反射面在这条中心两旁张成2ψe的角度。 图 3-3 偏馈天线的结构图 图 3-4 偏馈反射面天线的几何关系图

智能天线技术的工作原理概要

智能天线技术的工作原理 智能天线技术的工作原理,特征和技术优势分析 智能天线(SmartAntenna或IntelligentAntenna)最初应用于雷达,声纳及军用通信领域.近年来,现代数字信号 处理技术发展迅速,DSP芯片处理能力的不断提高和芯片价格的不断下降,使得 利用数字技术在基带形成天线波束成为可行,促使智能天线技术开始在.采用波束空间处理方式可以从多波束中选择信号最强的几个波束,以取得符合质量要求的信号,在满足阵列接收效果的前提下减少运算量和降低系统复杂度.波束赋型算法概况 智能天线技术研究的核心是波束赋型的算法.从是否需要参考信号(导频序列或导频信道)的角度来划分,这些算法可分为盲算法,半盲算法和非盲算法三类.非盲算法是指须借助参考信号的算法.由于发送时的参考信号是预先知道的,对接收到的参考信号进行处理可以确定出信道响应,再按一定准则(如著名的迫零准则)确定各加权值,或者直接根据某一准则自适应地调整权值(也即算法模型的抽头系数),以使输出误差尽量减小或稳定在可预知的范围内.常用的准则有 MMSE(最小均方误差),LMS(最小均方)和RLS(递归最小二乘)等等;而自适应调整则采取最优化方法,最常见的就是最大梯度下降法.盲算法则无须发送参考信号或导频信号,而是充分利用调制信号本身固有的,与具体承载信息比特无关的一些特征(如恒包络,子空间,有限符号集,循环平稳等)来调整权值以使输出误差尽量小.常见的算法有常数模算法(CMA),子空间算法,判决反馈算法等等.常数模算法利用了调制信号具有恒定的包络这一特点,具体又分最小二乘CMA算法,解析CMA算法,多目标LS-CMA算法等;子空间算法则将接收端包含有其它用户干扰及信道噪声的混合空间划分为信号子空间和噪声子空间,对信号子空间进行处理;判决反馈算法则由收端自己估计发送的信号,通过多次的迭代,使智能天线输出向最优结果不断逼近.非盲算法相对盲算法而言,通常误差较小,收敛速度也较快,但发送参考信号浪费了一定的系统带宽.为此,学者们又发展了半盲算法,即先用非盲算法确定初始权值,再用盲算法进行跟踪和调整.这样做一方面可综合二者的优点,一方面也是与实际的通信系统相一致的,因为通常导频信息不是时时发送而是与对应的业务信道时分复用的.智能天线的优点 智能天线可以明显改善无线通信系统的性能,提高系统的容量.具体体现在下列方面: 提高频谱利用率.采用智能天线技术代替普通天线,提高小区内频谱复用率,可以在不新建或尽量少建基站的基础上增加系统容量,降低运营商成本. 迅速解决稠密市区容量瓶颈.未来的智能天线应能允许任一无线信道与任一波束配对,这样就可按需分配信道,保证呼叫阻塞严重的地区获得较多信道资源,等效于增加了此类地区的无线网络容量. 抑制干扰信号.智能天线对来自各个方向的波束进行空间滤波.它通过对各天线元的激励进行调整,优化天线阵列方向图,将零点对准干扰方向,大大提高阵列的输出信干比,改善了系统质量,提高了系统可靠性.对于软容量的CDMA系统,信干比的提高还意味着系统容量的提高. 抗衰落.高频无线通信的主要问题是信号的衰落,普通全向天线或定向天线都会因衰落使信号失真较大.如果采用智能天线

第一讲 天线基本原理

第一讲天线基本原理 1、天线的基本概念 1.天线的作用 在任何无线电通信设备中,总存在一个向空间辐射电磁能量和从空间接收电磁能量的装置,这个装置就是天线。 天线的作用就是将调制到射频频率的数字信号或模拟信号发射到空间无线信道,或从空间无线信道接收调制在射频频率上的数字或模拟信号。 2.天线问题的实质 从电磁场理论出发,天线问题实质上就是研究天线所产生的空间电磁场分布,以及由空间电磁场分布所决定的电特性。空间任何一点的电磁场满足电磁场方程——麦克斯韦方程及其边界条件。因此,天线问题是时变电磁场问题的一种特殊形式。 从信号系统的角度出发,天线问题可以理解为考察由一个电磁波激励源产生的电磁响应特性。从通信系统的角度出发,天线可以理解为信号发射和接收器,收发天线之间的无线电信号强度满足通道传输方程和多径衰落特性。 3.对天线结构的概念理解 采用不同的模型,对天线可以有不同的理解。典型的模型比如:开放的电容 [思考] 野外电台或电视发射塔,无线电视或电台接收机,为什么能构成一个天线,其电流回路在什么地方? 开放的传输线 从传输线理论理解,天线可以看做是将终端开路的传输线终端掰 开。 TM mn型波导 将天线辐射看做是在4π空间管道中传输的波导,则对应的传输波型是TM型波,但在传输过程中不断遇到波导的不连续性,因此不断激励

高次模。 由电磁波源和电磁波传输媒质形成电磁波传输的机构 波的形成都需要波源和传输媒质。在一盆水中形成机械波纹,可以使用点激励源产生波,并在水面上传播。波的传播特性只与媒质特性有关而与波源无关。将一个肉包子扔出去,这个肉包子可能产生不同的结果,或者被狗吃了,或者掉在什么地方了,都与扔包子的人不再有任何关系。而对天线来说,馈点的激励源就是这种波源,天线导体和外界空间就是传输媒质。不过电磁波的传输媒质可以是真空。 [思考] 电磁波具有波粒二象性。频率越低,波动性越强;频率越高,粒子性越强。所以光波主要表现出粒子性,而长波表现出波动性。射频电磁波就是介于这二者之间的一种电磁波,它既有显著的波动性,又有显著的粒子性。只要认清这一点,许多问题就会变得易于理解。认清事物的本质规律我们才能很好地利用它,我们不能把一头驴当马使,否则就会出现许多荒唐的错误。有人认为射频很复杂,有人认为很简单,就是这个道理。 [哲学启示] 电磁波由于看不见,摸不着,所以在很多人看来它很抽象。但考虑到世界是普遍联系的,尽管不同的事物也有许多不相同点,但找到它们之间的联系,就能获得认识抽象事物的“火眼金睛”。 2、电磁场基本方程 1.麦克斯韦方程 (电生磁。若电场变化,则磁场随之变化) (磁生电。若磁场变化,则电场随之变化) (磁力线是无始无终的封闭闭合曲线) (电力线出发和终止于自由电荷)

抛物面天线的工作原理

面天线的结构和工作原理 一、抛物面天线 (一)抛物面天线的结构 常用的抛物面天线从结构上看,主要由两部分组成: 照射器,由一些弱方向性天线来担当,想短电对称振子天线,喇叭天线。 作用:是把高频电流转换为电磁波并投射到抛物面上。 抛物面,它一般有导电性能较好的铝合金板构成,其厚度为1.5-3(mm),或者用玻璃钢构成主抛物面,然后在其内表面粘贴一层金属网或金属栅栏。网孔的最大值要求小于λ/8-λ/10,过大将造成对电磁波的漏射现象,影响天线的正常工作性能。 作用:构成天线辐射场方向性的主要部分。 图 1-1 普通抛物面天线的结构图图 1-2 普通抛物面天线的几何关系图(二)工作原理 抛物面具有如下重要的几何光学特性:由焦点发出的各光线经抛物面反射,其反射线都平行于z轴;反之,当平行光线沿z轴入射时,则被抛物面反射而聚焦于F点。其原因是,由焦点发出的各光线经抛物面反射后到达口径面的行程相等(这一结论可利用抛物线的以下性质来证明:从抛物线任一点到焦点的距离等于该点到准线的距离)。 微波的传播特性与光相似,因此,位于焦点F的馈源所辐射的电磁波经抛物面反射后,在抛物面口径上得到同相波阵面,使电磁波沿天线轴向传播。如果抛物面口径尺寸为无限大,那么抛物面就把球面波变为理想平面波,能量只沿z轴正方向传播,其它方向辐射为零。但实际上抛物面的口径是有限的,这时天线的辐射是波源发出的电磁波通过口径面的绕射,它类似于透过屏上小孔的绕射,因而得到的是与口径大小及口径场分布有关的窄波波束。 二、卡塞格伦天线

(一)卡塞格伦天线的结构 卡塞格伦天线是一种双反射面天线,其主反射面是旋转抛物面,副反射面是旋转双曲面。卡塞格伦天线的结构与普通抛物面天线的差别,不仅在于多了一个副反射面,而且把馈源安装到了主反射面后面上,如图1-3所示。故有时也把卡塞格伦天线称为后馈天线。 图 1-3 卡塞格伦天线的结构图 (二)卡塞格伦天线的工作原理 卡塞格伦天线的工作原理是,根据双曲面的性质,由F2发出的电磁波被副面反射,其反射的电磁波方向可以看成是共轭焦点F1发出的射线方向。又因为F1是抛物面的焦点,所以,由F2发出的电磁波经副反射面和主反射面反射后,在口径面形成同相场,从而得到平行于轴向的电磁辐射波。 双反射面的优点之一在于可以采用赋形技术。如果修正旋转双曲面的形状,使口径场分布符合要求,同时适当地修改主面以校正由于副面改变而引起的口径场相位差,那么,卡塞格伦天线将有较高的电性能。但卡塞格伦天线的副面直径一般要取较大,这在小口径天线中会造成较大的遮挡,所以在小天线中很少采用卡塞格伦结构方案。

螺旋天线原理与设计基础知识

一般成品螺旋天线都用导电性能良好的金属线绕成并密封好,其工作原理下: 图1 所示一般天线结构示意图。D是螺旋天线直径,L是螺旋天线长度,ρ是螺距,Ⅰ、Ⅱ是螺旋线上相对应两点。 一般可以认为,电磁波沿金属螺旋线以光速C作匀速运动。 从Ⅰ点到Ⅱ点即进行一个螺旋,所需时间为 t = πD/C 而对螺旋天线而言,其轴向电磁波只运动行进了一个螺距ρ,其轴向等效速率 υ=ρ/t =ρ/C (πD) 这种关系也可用图2形式解释。由图2可知: υ=Csinθ=Cρ/(πD)≤C 由上式可以看出,υ总是小于等于C的。故螺旋天线能使电磁波运动速度减慢,是一个慢波系统,其等效波长λ等效小于工作波长λ。对于螺旋天线而言,应谐振于其1/4等效波长,因而能缩短螺旋天线的几何长度。 对于工作于一定中心频率的通讯机来说,其所需绕的线圈数N可以由下式近似算出:

螺距:υ=L/N 所需金属线长度:ι=NπD 对于一般通讯机可取 L=20~40cm D=10~20mm 下表是对一些常用频率螺旋天线的设计实例,其他频率也可类似设计。 f是工作中心频率; D是螺旋天线直径; L是螺旋天线长度; N是螺旋圈数; ι是所需金属线长度。 以上N、ρ为了实际制作需要均取近似值。 制作时可用直径0.5~1.5mm漆包线或镀银铜线或铝线在直径为D的有机玻璃或其他绝缘材料上绕制,并在棒的两头打上小孔,以利于固定金属线;在棒的底端焊上较粗的金属杆或插头固定在棒上,以利于与机器连接;整个螺旋天线的外面可用橡胶管或其他材料套封,并在顶端盖上橡皮帽或用其他材料密封,这样既美观大方,又防雨防蚀,经久耐用。如果没有上述金属丝,也可采用多股细绝缘导线代替,效果相同,只是绕制时固定较为困难。 以上螺旋天线也可用于各种小型遥控设备及其他类似机器上。 为了比较慢波天线与常规拉杆天线的不同,说明慢波天线尺寸较小的优点,我们可对拉杆天线作一计算。 设定参数如下:

天线概述

天线的分类和选择+天线材料选择的.txt 天线分为:1.全向天线2.定向天线(我们接触和用的基本是前两种)3.机械天线4.电调天线5.双极化天线。 下面主要介绍坛友们比较关心的定向和全向天线。感兴趣的朋友可以google或者baidu其他相关天线的详细资料。“相关资料提供下载”中提供简单介绍下载。) 天线介绍: 2.1 全向天线 全向天线,即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射,(使用大功率网卡的朋友注意了,此类天线最好能离人体3米及以上,辐射对人体的伤害就不用说了吧)也就是平常所说的无方向性,在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束,一般情况下波瓣宽度越小,增益越大。全向天线在移动通信系统中一般应用与郊县大区制的站型,覆盖范围大。 2.2 定向天线 定向天线,在在水平方向图上表现为一定角度范围辐射,也就是平常所说的有方向性,在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束,同全向天线一样,波瓣宽度越小,增益越大。定向天线在移动通信系统中一般应用于城区小区制的站型,覆盖范围小,用户密度大,频率利用率高。 2.2.1个人见解:定向分为反射型和引向型定向 反射型:常见的有:双菱(叠双菱)(跟平板差不多。),长城(跟平板差不多)平板(方向角较大,一般用于覆盖,形用于接收角度广容易调试) 栅格(方向尖锐,常用于点对点)。此类天线主要靠反射信号到达振子来工作。 引向型:常见的有:8木(引导信号到主振子,多余的经反射振子,再次到达主振子)叠双菱是两者都有,主振子信号源:是前面引向菱,后面反射板。主要靠反射,所以定义反射型。 全向天线:常见的有9db.8db. 7db.6db.5db 2db 定向天线:叠双菱(N菱),平板,八木,栅格,卫--星锅,长城,开槽等等 注:排名分前后(个人推荐) 天线的选择: 本帖隐藏的内容需要回复才可以浏览 以上天线介绍主要偏重于发射,个人认为接收的原理和发射原理相类似。发射要考虑一个功率问题,因为如果天线做的不好,在功率过大的情况下,该发射出去的功率没有发射出去就很容易反过来(简单说就是驻波大,导致功率反噬)损坏机器。友情提醒一下:使用大功率路由和网卡的朋友,在不确定自制天线技术指标的情况下,尽量将功率调低一点,够用就好。 关于天线的选择,关键还是要看使用环境。如果是6层以下的小区环境,视野不太开阔20-50米之间就有阻挡物的,建议使用全向或者平板天线。个人推荐:9db,8db,7db,叠双菱,14DB平板。 如果是小高层,或者小区边缘环境(视野开阔,信号在远处)。建议使用八木,14db以上平板。此类天线建议在100-800米范围内使用。

板状天线原理及分析

工学院课程考核论文 课程名称:微波技术与天线 题目:板状天线基本原理及分析专业:电子信息工程 班级:08级1班 姓名:李亮亮 学号:1665080115 任课教师:张平娟

摘要 本文主要介绍了板状天线的原理以及做出相应的分析。 由于微带天线具有重量轻、低剖面、成本低、易于制造、封装和安装等许多固有的优点,本文选用微带贴片天线作为天线单元。首先采用传输线法和腔模理论对矩形微带天线进行分析,计算出矩形贴片的长,宽,并选择基板材料和高度。然后针对设计指标详细讨论了各种因素对微带贴片天线性能的影响,用背馈的方式完成了微带贴片天线单元的设计方案,从而简化馈电网络。 板状天线基本原理及分析 一.板状天线基本原理 板状天线的基本知识: 无论是GSM 还是CDMA,板状天线是用得最为普遍的一类极为重要的基站天线。这种天线的优点是:增益高、扇形区方向图好、后瓣小、垂直面方向图俯角控制方便、密封性能可靠以及使用寿命长。板状天线也常常被用作为直放站的用户天线,根据作用扇形区的范围大小,应选择相应的天线型号。 图1-1板状天线的基本形式 如图所示,板状天线是在阵列天线或者天线单元的下方加上一块反射板,使波束往前方发射,利用反射板可把辐射能控制到单侧方向,平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖天线。下面的图1-2说明了反射面的作用,反射面把功率反射到单侧方向,提高了增益。天线的基本知识全向阵(垂直阵列不带平

面反射板)。抛物反射面的使用,更能使天线的辐射,像光学中的探照灯那样,把能量集中到一个小立体角内,从而获得很高的增益。不言而喻,抛物面天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射源,基站天线可供设计的参数是天线的垂直波瓣和水平波瓣,垂直波瓣是通过阵列天线来实现的,而水平波瓣是由所采用的天线单元样式和相应的反射板所决定。 图1-2水平面方向图 板状天线高增益的形成: 1.采用多个半波振子排成一个垂直放置的直线阵,如图1-3 图1-3直线阵的方向和模型 2.在直线阵的一侧加一块反射板(以带反射板的二半波振子垂直阵为例),如图2-4

天线功能与工作原理

中国联通江苏分公司 技 术 交 流 材 料 江苏靖江亚信电子科技有限公司二00三年六月十一日 目录

一、天线功能与工作原理 (3) 二、天线的分类 (6) 三、性能指标与检测方法 (9) 四、天线结构和质量保证 (14) 五、天线选型原则 (20) 一、天线功能与工作原理 用来进行无线通讯的手机和基站,在空中是通过无线电波来传递信息的,需要有无线电波的辐射和接收。在无线电技术设备中,用来辐射和接收无线电波的装置称为天线。 天线的功能首先在于辐射和接收无线电波,但是能辐射或接收电磁波的装置并

不一定都能用来作为天线,任何高频电路,只要不被完全屏蔽,都可以向周围空间辐射电磁波,或者从周围空间接收电磁波,但是并非任何高频电路都能用作天线,因为辐射或接收效率有高有低,为了有效地辐射或接收电磁波,天线的结构形式应该满足一定的要求。 例如,像平行双导线传输线这样的封闭结构就不能用作天线,因为双导线传输线在周围空间激发的电磁场很微弱,终端开路的平行双导线传输线上的电流呈驻波分布。在两根互相平行的导线上,电流方向相反,线间距离远小于波长,所激发的电磁场在两线外部大部分空间中,由于相位相反而相互抵消。如果把两根导线的末端逐渐张开,辐射就会逐渐增强,当两根线完全张开时,张开的两臂短于半波长,上面电流的方向相同,在周围空中激发的电磁场在某些方向由于相位关系而互相抵消,在大部分方向则互相叠加,或者部分叠加、部分抵消,使辐射显著增强,这样的结构称为开放式结构,由末端开路的平行双导线传输线张开而成的天线,就是通常的对称振子天线。 作为基站天线,常常要求天线在水平面内向所有方向(一圈360o)均匀地辐射(或对所有方向具有同等的接收能力),具有这种特性的天线,叫做全向天线。而对某些基站天线,只要求能覆盖含有一定角度的一个扇区,这种天线叫做定向天线,对这种天线要求只向待定的扇形区域辐射(或只接收来自特定扇形区域的无线电波),在其它方向不辐射或辐射很弱(不能接收或接收能力很弱)。也就是说,要求天线具有所谓方向性。 如果天线没有方向性,无线电波呈球形向外均匀辐射,即所谓无方向性天线。此时,对发射天线来说,所辐射的功率中只有很少一部分到达所需要的方向,大部分功率浪费在不需要的方向上;对接收天线来说,在接收到所需要的信号同时,还接收到来自其它方向的干扰和噪声,甚至使信号完全淹没在干扰和噪

卡塞格伦天线的工作原理

卡塞格伦天线的工作原理 时间:2015-08-10 来源:天线设计网TAGS:卡赛格伦 我们已经知道,反射面天线的方向图形状(波束指向、主瓣宽度、副瓣电平)决定于天线口径上的场(或电流)分布。而口径场分布又由馈源的方向图和反射面的形状确定。改变反射面的形状,即采用长焦距的反射面来得到较均匀的口径场分布。但是,焦距变长之后,天线纵向尺寸变大,这不仅使结构上不便,而且馈线变长会增加损耗,对远距离通讯来说增加噪声,降低效率。 另外,要获得低副瓣(如-40dB),口径场振幅分布还不能是均匀的,应满足一定分布规律。这由单反射面和一个馈源来调整是困难的。采用双反射面天线,可方便地控制口径场分布。既可以使反射面的焦距较短,又可保证得到所需的天线方向图,而且使设计增加了灵活性。双反射面天线系统的设计起源于卡塞格伦光学望远镜。这种光学望远镜以其发明人卡塞格伦Cassegrain命名。下图为中国科学院国家天文台、中电集团39所联合研制的 40米射电望远镜,位于中科院云南天文台(昆明东郊凤凰山),于2005年8月动工兴建,2006年5月投入运行。40米射电望远镜的主要任务,是接收嫦娥卫星下行的科学数据并参与完成对绕月卫星的精密测轨。 40米射电望远镜是一台转台式卡塞格伦型天线,总重约360吨。天线主反射面直径40米,由464块铝合金实体单块面板和不锈钢网状单块面板构成,中央(直径26米以内部分)由208块实体单块面板构成,周边直径26米至40米部分则由256块网状单块面板构成。正十六边形的天线中心体空间行架结构及辐射梁、环梁构成天线的主反射体背架结构。40米天线馈电采用后馈卡焦方式,焦长为13.2米。直径4.2米的双曲线副反射体由4根与俯仰轴成450 方向对称布局的支撑柱支撑。是不是很高大上呢?

天线基本原理

第一讲天线基本原理 一、天线的基本概念 1.天线的作用 在任何无线电通信设备中,总存在一个向空间辐射电磁能量和从空间接收电磁能量的装置,这个装置就是天线。 天线的作用就是将调制到射频频率的数字信号或模拟信号发射到空间无线信道,或从空间无线信道接收调制在射频频率上的数字或模拟信号。 2.天线问题的实质 从电磁场理论出发,天线问题实质上就是研究天线所产生的空间电磁场分布,以及由空间电磁场分布所决定的电特性。空间任何一点的电磁场满足电磁场方程——麦克斯韦方程及其边界条件。因此,天线问题是时变电磁场问题的一种特殊形式。 从信号系统的角度出发,天线问题可以理解为考察由一个电磁波激励源产生的电磁响应特性。从通信系统的角度出发,天线可以理解为信号发射和接收器,收发天线之间的无线电信号强度满足通道传输方程和多径衰落特性。 3.对天线结构的概念理解 采用不同的模型,对天线可以有不同的理解。典型的模型比如: ●开放的电容 [思考] 野外电台或电视发射塔,无线电视或电台接收机,为什么能构成一个天线,其电流回路在什么地方? ●开放的传输线 从传输线理论理解,天线可以看做是将终端开路的传输线终端掰开。 ●TM mn型波导 将天线辐射看做是在4π空间管道中传输的波导,则对应的传输波型是TM型波,但在传输过程中不断遇到波导的不连续性,因此不断激励高次模。

由电磁波源和电磁波传输媒质形成电磁波传输的机构 波的形成都需要波源和传输媒质。在一盆水中形成机械波纹,可以使用点激励源产生波,并在水面上传播。波的传播特性只与媒质特性有关而与波源无关。将一个肉包子扔出去,这个肉包子可能产生不同的结果,或者被狗吃了,或者掉在什么地方了,都与扔包子的人不再有任何关系。而对天线来说,馈点的激励源就是这种波源,天线导体和外界空间就是传输媒质。不过电磁波的传输媒质可以是真空。 [思考] 电磁波具有波粒二象性。频率越低,波动性越强;频率越高,粒子性越强。所以光波主要表现出粒子性,而长波表现出波动性。射频电磁波就是介于这二者之间的一种电磁波,它既有显著的波动性,又有显著的粒子性。只要认清这一点,许多问题就会变得易于理解。认清事物的本质规律我们才能很好地利用它,我们不能把一头驴当马使,否则就会出现许多荒唐的错误。有人认为射频很复杂,有人认为很简单,就是这个道理。 [哲学启示] 电磁波由于看不见,摸不着,所以在很多人看来它很抽象。但考虑到世界是普遍联系的,尽管不同的事物也有许多不相同点,但找到它们之间的联系,就能获得认识抽象事物的“火眼金睛”。 二、电磁场基本方程 1.麦克斯韦方程 (电生磁。若电场变化,则磁场随之变化) (磁生电。若磁场变化,则电场随之变化) (磁力线是无始无终的封闭闭合曲线) (电力线出发和终止于自由电荷) 麦克斯韦方程的物理含义:变化的电场可以产生磁场,变化的磁场可以产生电场,这是电磁波可以脱离辐射体在空间存在的物理基础。 [思考] 自然界存在一些有趣的现象,尽管机理与电磁波不完全一致,但是其过程却可以帮助我们加深对我们问题的理解。请大家考虑一下,孩童吹肥皂泡时,肥皂泡能够

无线网络WiFi天线原理

无线网络WiFi天线原理 1.7.2 高增益栅状抛物面天线 从性能价格比出发,人们常常选用栅状抛物面天线作为直放站施主天线。由于抛物面具有良好的聚焦作用,所以抛物面天线集射能力强,直径为 1.5 m 的栅状抛物面天线,在900兆频段,其增益即可达 G = 20dBi。它特别适用于点对点的通信,例如它常常被选用为直放站的施主天线。 抛物面采用栅状结构,一是为了减轻天线的重量,二是为了减少风的阻力。 抛物面天线一般都能给出不低于 30 dB 的前后比,这也正是直放站系统防自激而对接收天线所提出的必须满足的技术指标。 1.7.3 八木定向天线 八木定向天线,具有增益较高、结构轻巧、架设方便、价格便宜等优点。因此,它特别适用于点对点的通信,例如它是室内分布系统的室外接收天线的首选天线类型。 八木定向天线的单元数越多,其增益越高,通常采用 6 - 12 单元的八木定向天线,其增益可达 10-15dBi。 1.7.4 室内吸顶天线 室内吸顶天线必须具有结构轻巧、外型美观、安装方便等优点。 现今市场上见到的室内吸顶天线,外形花色很多,但其内芯的购造几乎都是一样的。这种吸顶天线的内部结构,虽然尺寸很小,但由于是在天线宽带理论的基础上,借助计算机的辅助设计,以及使用网络分析仪进行调试,所以能很好地满足在非常宽的工作频带内的驻波比要求,按照国家标准,在很宽的频带内工作的天线其驻波比指标为VSWR ≤ 2 。当然,能达到VSWR ≤ 1.5 更好。顺便指出,室内吸顶天线属于低增益天线, 一般为G = 2 dBi。 1.7.5 室内壁挂天线 室内壁挂天线同样必须具有结构轻巧、外型美观、安装方便等优点。 现今市场上见到的室内壁挂天线,外形花色很多,但其内芯的购造几乎也都是一样的。这种壁挂天线的内部结构,属于空气介质型微带天线。由于采用了展宽天线频宽的辅助结构,借助计算机的辅助设计,以及使用网络分析仪进行调试,所以能较好地满足了工作宽频带的要求。顺便指出,室内壁挂天线具有一定的增益,约为G = 7 dBi。 2 电波传播的几个基本概念 目前GSM和CDMA移动通信使用的频段为: GSM:890 - 960 MHz, 1710 - 1880 MHz CDMA: 806 - 896 MHz 806 - 960 MHz 频率范围属超短波范围;1710 ~1880 MHz 频率范围属微波范围。 电波的频率不同,或者说波长不同,其传播特点也不完全相同,甚至很不相同。 2.1 自由空间通信距离方程 设发射功率为PT,发射天线增益为GT,工作频率为f . 接收功率为PR,接收天线增益为GR,收、发天线间距离为R,那么电波在无环境干扰时,传播途中的电波损耗 L0 有以下表达式: L0 (dB) = 10 Lg( PT / PR ) = 32.45 + 20 Lg f ( MHz ) + 20 Lg R ( km ) - GT (dB) - GR (dB) [ 举例] 设:PT = 10 W = 40dBmw ;GR = GT = 7 (dBi) ; f = 1910MHz 问:R = 500 m 时, PR = ? 解答: (1) L0 (dB) 的计算 L0 (dB) = 32.45 + 20 Lg 1910( MHz ) + 20 Lg 0.5 ( km ) - GR (dB) - GT (dB)

第二讲 电小天线原理和分析

第二讲电小天线原理和分析 一、电小天线的概念 电小天线就是指最大几何尺寸远远小于波长(0.1 以下量级)的天线。所有手机内置天线都是电小天线。 当天线的尺寸与波长相比很小时,其实质就是一个带有少量辐射的电感器或电容器。它仍然是整个天线系统的一个分支,与一般大天线相比并无本质差别,只是其电尺寸小,所以有特别需要注意的一些方面。 二、电小天线电特性分析 1.方向性 在上一讲介绍天线基本原理时曾介绍天线的辐射方向系数D的概念。它反映了辐射能量的集中程度。假设在最大辐射方向上某点上某一实际天线与各向同性天线在该点产生相同的场强,则方向系数等于: 其中表示辐射功率。电流元或磁流元的方向图都呈苹果状8字型,方向系数为 1.5。而电小天线的电尺寸很小,因此其方向图接近电流元或磁流元的方向图,因此其方向系数接近1.5。半波偶极子天线的方向系数则为1.64。 2.辐射效率 辐射效率的定义是: 其中是辐射电阻,是损耗电阻。在损耗电阻中包括天线自身的欧姆损耗还包括馈线和匹配网络中的损耗电阻,即:

其中是天线上的损耗电阻,是馈线和匹配网络中的损耗电阻。 一般来说在提到天线效率时并不考虑,但由于小天线和匹配电路密切相关,比如一个小的电容性天线,由于天线输入容抗很高,电阻很小,如果要求此天线和发射机匹配,则在匹配电路中必然要求引入一个串连的大电感使之调谐,并通过变换将低阻值变换为所需的电阻值。这是匹配电路必然带来可观的损耗,所以考虑电小天线 的效率必须将计入,以便于对比各种电小天线的性能。 [注意] 上式中的各项电阻应归算于同一电流,或者是波幅电流或者是平均电流。 从辐射效率的定义式可知,提高辐射效率的途径不外乎从提高辐射电阻和降低损耗电阻入手。 [思考] 为什么手机天线设计中提倡尽量不使用匹配电路,或匹配元件尽量少? 3.增益 根据天线增益公式: 要提高增益则应设法提高辐射效率和方向系数,但对电小天线来说,由于 ,所以提高增益的途径,主要依赖于提高天线的辐射效率。 同时由此也可以看出,在电小天线中,提高增益和提高辐射效率是等效的。在手机天线中,有时也使用总辐射功率(TRP)的概念,即天线的总辐射功率,可以通过 天线在空间各方向上的增益求积分得到。电小天线中的增益(G)、辐射效率() 和总辐射功率(TRP)是三个相互关联的概念,当其中一个性能得到改善时,另外两个性能也随之改善。 4.输入阻抗 天线输入阻抗定义为天线输入端的电压和电流之比。的有功和无功分量分

天线增益简介概要

天线增益 目录 编辑本段简介 天线增益英文名称:antenna gain 天线增益是指:在输入功率相等的条件下,实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系,方向图主瓣越窄,副瓣越小,增益越高。天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力,它是选择基站天线最重要的参数之一。一般来说,增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度,而在水平面上保持全向的辐射性能。天线增益对移动通信系统的运行质量极为重要,因为它决定蜂窝边缘的信号电平。增加增益就可以在一确定方向上增大网络的覆盖范围,或者在确定范围内增大增益余量。任何蜂窝系统都是一个双向过程,增加天线的增益能同时减少双向系统增益预算余量。另外,表征天线增益的参数有dBd和dBi。DBi是相对于点源天线的增益,在各方向的辐射是均匀的;dBd相对于对称阵子天线的增益dBi=dBd+2.15。相同的条件下,增益越高,电波传播的距离越远。一般地,GSM定向基站的天线增益为18dBi,全向的为11dBi。 编辑本段原理 可以这样来理解增益的物理含义------ 为在一定的距离上的某点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射天线,需要100W 的输入功率,而用增益为G = 13 dB = 20 的某定向天线作为发射天线时,输入功率只需100 / 20 = 5W 。换言之,某天线的增益,就其最大辐射方向上的辐射效果来说,与无方向性的理想点源相比,把输入功率放大的倍数。 半波对称振子的增益为G=2.15dBi。4 个半波对称振子沿垂线上下排列,构成一个垂直四元阵,其增益约为G=8.15dBi( dBi 这个单位表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源)。 如果以半波对称振子作比较对象,其增益的单位是dBd 。 半波对称振子的增益为G=0dBd (因为是自己跟自己比,比值为 1 ,取对数得零值。)垂直四元阵,其增益约为G=8.15 – 2.15=6dBd 。 天线增益的若干计算公式: 1)天线主瓣宽度越窄,增益越高。对于一般天线,可用下式估算其增益:

天线功能与工作原理

天线功能与工作原理 一、天线功能与工作原理 (3) 二、天线的分类 (6) 三、性能指标与检测方法 (9) 四、天线结构和质量保证 (14) 五、天线选型原则 (20) 一、天线功能与工作原理用来进行无线通讯的手机和基站,在空中是通过无线电波来传递信息的,需要有无线电波的辐射和接收。在无线电技术设备中,用来辐射和接收无线电波的装置称为天线。天线的功能首先在于辐射和接收无线电波,但是能辐射或接收电磁波的装置并不一定都能用来作为天线,任何高频电路,只要不被完全屏蔽,都可以向周围空间辐射电磁波,或者从周围空间接收电磁波,但是并非任何高频电路都能用作天线,因为辐射或接收效率有高有低,为了有效地辐射或接收电磁波,天线的结构形式应该满足一定的要求。例如,像平行双导线传输线这样的封闭结构就不能用作天线,因为双导线传输线在周围空间

激发的电磁场很微弱,终端开路的平行双导线传输线上的电流呈驻波分布。在两根互相平行的导线上,电流方向相反,线间距离远小于波长,所激发的电磁场在两线外部大部分空间中,由于相位相反而相互抵消。如果把两根导线的末端逐渐张开,辐射就会逐渐增强,当两根线完全张开时,张开的两臂短于半波长,上面电流的方向相同,在周围空中激发的电磁场在某些方向由于相位关系而互相抵消,在大部分方向则互相叠加,或者部分叠加、部分抵消,使辐射显著增强,这样的结构称为开放式结构,由末端开路的平行双导线传输线张开而成的天线,就是通常的对称振子天线。作为基站天线,常常要求天线在水平面内向所有方向(一圈360o)均匀地辐射(或对所有方向具有同等的接收能力),具有这种特性的天线,叫做全向天线。而对某些基站天线,只要求能覆盖含有一定角度的一个扇区,这种天线叫做定向天线,对这种天线要求只向待定的扇形区域辐射(或只接收来自特定扇形区域的无线电波),在其它方向不辐射或辐射很弱(不能接收或接收能力很弱)。也就是说,要求天线具有所谓方向性。如果天线没有方向性,无线电波呈球形向外均匀辐射,即所谓无方向性天线。此时,对发射天线来说,所辐射的功率中只有很少一部分到达所需要的方向,大部分功率浪费在不需要的方向上;对接收天线来说,在接收到所需要的信号同时,还接收到来自其它方向的干扰和噪声,甚至使信号完全淹没在干扰和噪音中。因此,一副好的天线,在有效的辐射或接收无线电波的同时,还应该具有完

天线增益 - 含义介绍概要

天线增益 - 含义介绍 天线增益是指:在输入功率相等的条件下,实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系,方向图主瓣越窄,副瓣越小,增益越高。 可以这样来理解增益的物理含义 ------ 为在一定的距离上的某点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射天线,需要 100W 的输入功率,而用增益为 G = 13 dB = 20 的某定向天线作为发射天线时,输入功率只需 100 / 20 = 5W 。换言之,某天线的增益,就其最大辐射方向上的辐射效果来说,与无方向性的理想点源相比,把输入功率放大的倍数。 半波对称振子的增益为 G=2.15dBi。4 个半波对称振子沿垂线上下排列,构成一个垂直四元阵,其增益约为 G=8.15dBi( dBi 这个单位表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源。 如果以半波对称振子作比较对象,其增益的单位是 dBd 。 半波对称振子的增益为 G=0dBd (因为是自己跟自己比,比值为 1 ,取对数得零值。)垂直四元阵,其增益约为 G=8.15 – 2.15=6dBd 。 天线增益 - 计算公式 天线增益的若干计算公式 1)天线主瓣宽度越窄,增益越高。对于一般天线,可用下式估算其增益: G(dBi)=10Lg{32000/(2θ3dB,E×2θ3dB,H)} 式中, 2θ3dB,E与2θ3dB,H分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度; 32000 是统计出来的经验数据。 2)对于抛物面天线,可用下式近似计算其增益:

G(dBi)=10L g{4.5×(D/λ0)2} 式中, D 为抛物面直径; λ0为中心工作波长; 4.5 是统计出来的经验数据。 3)对于直立全向天线,有近似计算式 G(dBi)=10Lg{2L/λ0} 式中, L 为天线长度; λ0 为中心工作波长;

手机天线的工作原理

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。 内、外置天线比较 目前手机天线主要就内置及外置天线两种,内置天线客观上必然比外置天线弱。天线的架设都是尽量远离地面和建筑物的,天线接近参考地的时候,大部分能量将集中在天线和参考地之间,而无法顺利发射,所以天线发射,需要一个“尽量开放”的空间。而手机电路版就是手机天线的参考地,让天线远离手机其他电路,是提高手机天线发射效率的关键。 但受到实际环境限制以及大家追求携带方便的要求,手机的设计就必须在电气方面做出妥协。实际上,所有的GSM手机的接收发送电路的增益都是是可以根据环境变化而自动调节的,能通过合理的参数设定,会自动补偿有关的损失。所以,就手机整体而言,在信号比较好情况下,内天线和外天线并不能看出差别。 差别是有的,在信号很弱的情况,外天线尤其是长天线的信号死点门限将高于内天线,也就是理论上内天线手机比较容易在弱信号环境丢失信号。 手机天线的制造生产 手机外置天线,我们接触比较多,大概可以知道制造的程序及材质。对于手机内置天线。这类天线主要都在手机内部,手机外观上看不到里面的东西。其实包括NOKIA,索爱等知名品牌手机里面的天线主要都是FPC材质制造的FPC手机内置天线。FPC即柔性线路板,手机内置天线设计出来,使用FPC制作,贴在手机壳内侧,用支架和顶针与其他部件相联。 辐射问题,天线效率的下降必须以大的发射功率补偿,相同条件下内天线的辐射会比外天线大。但人体实际受到的辐射和整机结构有关,内天线手机也可以通过合理安排天线位置,抵消辐射对人体的影响。 辐射问题 手机的辐射主要是手机的天线发射模块带来的,手机的天线做得十分粗大,它的作用就是为了减小发射的阻力。 可以说手机天线是手机的辐射源,而把所谓的防磁贴贴在听音器上面也是不行的,因为这样会改变天线周围的磁场,使得天线的信号发生变化,使得通话不能正常进行。 多数设计公司将手机天线设计外发,当然大牌公司自己有天线设计团队。 因为较大的天线测试投资和天线设计高手同时具备的公司不多。无论如何,

无线网络WIFI天线原理

无线网络WIFI天线原理 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。 *电磁波的辐射 导线上有交变电流流动时,就可以发生电磁波的辐射,辐射的能力与导线的长度和形状有关。如图1.1 a 所示,若两导线的距离很近,电场被束缚在两导线之间,因而辐射很微弱;将两导线张开,如图1.1 b 所示,电场就散播在周围空间,因而辐射增强。必须指出,当导线的长度L 远小于波长λ 时,辐射很微弱;导线的长度L 增大到可与波长相比拟时,导线上的电流将大大增加,因而就能形成较强的辐射。

1.2 对称振子 对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线,单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源,也可采用多个半波对称振子组成天线阵。两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子,称半波对称振子, 见图1.2 a 。另外,还有一种异型半波对称振子,可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框,并把全波对称振子的两个端点相叠,这个窄长的矩形框称为折合振子,注意,折合振子的长度也是为二分之一波长,故称为半波折合振子, 见图1.2 b。

无线电通信天线增益的计算概要

增益是指:在输入功率相等的条件下,实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系,方向图主瓣越窄,副瓣越小,增益越高。 可以这样来理解增益的物理含义------ 为在一定的距离上的某点处产生一定大小的 信号,如果用理想的无方向性点源作为发射天线,需要100W 的输入功率,而用增益为G = 13 dB = 20 的某定向天线作为发射天线时,输入功率只需100 / 20 = 5W 。换言之,某天线的增益,就其最大辐射方向上的辐射效果来说,与无方向性的理想点源相比,把输入功率放大的倍数。 半波对称振子的增益为G=2.15dBi。4 个半波对称振子沿垂线上下排列,构成一个垂直四元阵,其增益约为G=8.15dBi( dBi 这个单位表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源。 如果以半波对称振子作比较对象,其增益的单位是dBd 。 半波对称振子的增益为G=0dBd (因为是自己跟自己比,比值为1 ,取对数得零值。垂直四元阵,其增益约为G=8.15 –2.15=6dBd 。 天线增益的若干计算公式 1天线主瓣宽度越窄,增益越高。对于一般天线,可用下式估算其增益: G(dBi=10Lg{32000/(2θ3dB,E×2θ3dB,H} 式中,2θ3dB,E与2θ3dB,H分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度; 32000 是统计出来的经验数据。 2对于抛物面天线,可用下式近似计算其增益: G(dBi=10Lg{4.5×(D/λ02}

式中,D 为抛物面直径; λ0为中心工作波长; 4.5 是统计出来的经验数据。 3对于直立全向天线,有近似计算式 G(dBi=10Lg{2L/λ0} 式中,L 为天线长度; λ0 为中心工作波长; 关于天线的db, dBi,dBd等单位 有些朋友往往比较容易混淆这些单位,dB取的都是以对数值为基础的。 (1dB,这单纯是一个相对值,也就是说A比B的值的对数。常常用于说A比B 高或低多少dB, 但是单独说A的增益是多少dB,是不合理的,因为我们不知道B是 什么。只是我们许多同好有时为了简省就口头说多少dB了,但这样是不够确切的, 不过常常也就将错就错,默认理解为dBi吧,要么您就再问问清楚。 (2dBd,这是有标准参考值的,即B规定为自由空间的半波偶极子天线,这样A与B的值比起来就有来统一的参照物,您告诉同好这个天线10dBd,他就明白您的天线比半波偶极子天线在主辐射方向上能聚集10倍的能量,即好10倍。 (3dBi,这个单位的含义相对复杂了点,但是它最能表达实际环境情况的比值单位,这里参照物B是以点源振子(实际不存在此物,可以看作是相对波长很短的一小段振子,或叫微分段吧,在标准的定义中这个点源振子应该是理想球状的全方向性辐射,这时与dBd 就有一定的数学关系了,即1dBd=2.14dBi。然而实际上绝大多数的天线都会受安装高度

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