最新天线的分类和选择 天线材料选择的
- 格式:doc
- 大小:47.00 KB
- 文档页数:12
常用线天线分类常用线天线分类有很多,下面给大家介绍几种:根据天线的构造特点,可以将其分为,常规型天线,接收电路、发射电路和匹配电路等。
常规天线主要由全金属半波振子天线、全塑料体声喇叭和馈源等构成,具有良好的方向性,尺寸小巧,易与微波集成电路相匹配,价格便宜等优点。
( 1)半波振子天线半波振子天线是由全金属片组成的固定形状的天线,半波振子天线具有很高的功率增益,其最高工作频率范围为40~120千赫。
对于中短波段的半波振子天线,应使用匹配线圈进行馈电和匹配。
半波振子天线所用的金属材料有纯铝、铝合金、铍铜等。
通常它们的高频特性不如铜和石墨,但能够提供比铝、铍铜更高的功率。
半波振子天线一般采用螺旋线或双圆弧面形式。
一般说来,当馈电电缆与天线间距离d的变化超过约15%时,应当考虑半波振子天线的设计。
在整个波长区内,半波振子天线具有优良的方向性,而且其高频性能较好。
( 2)宽频带低噪声放大器对于任何天线,为了改善天线性能,必须考虑到有效带宽的选择问题。
实际上,我们是在寻找放大器增益的上限。
在我们所要求的带宽以外的部分,将产生副作用。
宽频带低噪声放大器就是为了解决这个问题而研制的。
宽频带低噪声放大器由频率选择器、电压放大器、控制电路和偏置电路组成。
频率选择器包括单元,它把接收机输出信号频率按一定函数关系调谐到给定的带宽以上,从而保证接收机输出信号在整个带宽内有一定的信噪比。
这些原则性的考虑,使得宽频带低噪声放大器在实际应用中获得广泛的成功。
( 3)功率放大器电视广播中的天线是将视频载波信号功率放大后,由扬声器辐射出去。
这就要求天线本身的输入阻抗很高,因此不需要前置放大器。
天线的输出阻抗取决于天线的频率,因此还需要考虑相位校正电路。
天线输入信号经功率放大器放大后,往往会产生非常严重的交叉耦合干扰,这是普通的宽频带低噪声放大器无法克服的缺陷。
另外,天线的驻波比也影响着输出功率的大小。
面向5G通信的多射频天线设计随着5G通信技术的推广和应用,传统的天线设计已经不能满足多频段、高速数据传输等要求,因此,研究人员对面向5G通信的多射频天线设计进行了深入探究。
在本文中,我们将对多射频天线设计进行讨论,从天线材料、结构、参数优化等方面入手,探究如何设计出符合5G通信标准的多射频天线。
一、天线材料选择在设计多射频天线时,天线材料是一个非常重要的因素,合适的材料选择能够提高天线的性能。
对于5G频段的天线,我们一般采用高介电常数、低损耗的材料,例如陶瓷、聚酰亚胺、氧化锆陶瓷等。
这些材料可以提供更强的信号接收和传输能力,同时具备良好的机械性能和耐高温、耐候性等特点。
二、天线结构设计在天线结构设计上,我们需要考虑以下几点:1. 天线类型:目前常用的5G通信天线有微带天线、频旋天线、天线阵列等,我们需要根据实际需求选用适合的天线类型。
2. 天线尺寸:针对不同频段的信号,我们需要合理设计天线的尺寸。
一般来说,天线尺寸越小,其工作频段会越窄,因此需要在尺寸和工作频段之间做出权衡。
3. 天线辐射方向:在天线辐射方向上,我们需要根据实际应用需求确定,例如室外应用所需的天线辐射方向一般是全方向性的。
三、天线参数优化在天线参数优化方面,我们可以尝试以下几种方法:1. 预测模拟法:通过基于电磁场理论的仿真软件,可以对不同参数进行模拟分析,从而得出最优参数。
2. 实验优化法:通过天线实际测试,对参数进行逐步调整,从而得到最优参数。
3. 优化算法:利用数学优化算法,例如遗传算法、粒子群算法等,对多维参数进行优化。
总之,面向5G通信的多射频天线设计需要综合考虑材料、结构和参数等因素,并进行科学合理的优化和调整,才能取得更好的性能和应用效果。
在今后的应用中,多射频天线将会成为5G通信网络的重要组成部分,促进数字化社会的发展。
5g微基站天线类型5G微基站天线类型是指在5G通信系统中用于接收和发送信号的天线类型。
随着5G技术的不断发展,微基站天线类型也在不断创新和演进,以满足不同场景的通信需求。
本文将介绍几种常见的5G微基站天线类型,并为读者提供有关选择适合的天线类型的指导意义。
首先,5G微基站天线的一种常见类型是方向天线。
方向天线是一种具有高增益和狭窄主瓣宽度的天线,主要用于长距离通信和覆盖区域较大的场景。
方向天线可以将信号在特定方向上集中,提高信号强度和传输速率,同时降低干扰和噪声。
在城市高楼大厦密集的地区,方向天线尤其适用,能够实现大范围的覆盖和高速数据传输。
其次,5G微基站天线的另一种常见类型是宽波束天线。
宽波束天线具有较大的主瓣宽度和相对较低的增益,适用于需要更广角度覆盖的场景。
宽波束天线能够以较广的角度发送和接收信号,可以实现对不同方向的用户进行同时连接,提高系统的容量和覆盖范围。
在市区繁忙的街道和体育场等场所,宽波束天线能够更好地满足大量用户同时连接的需求。
此外,5G微基站天线的第三种常见类型是扇形天线。
扇形天线是一种将天线信号以扇形的形式辐射出去的天线,主要用于室内和短距离通信。
扇形天线能够实现在有限的范围内提供稳定的信号覆盖,适用于办公室、商场等小范围的通信环境。
扇形天线还可以通过调整天线的倾角和方向,实现更加灵活的覆盖需求。
最后,5G微基站天线的第四种常见类型是多输入多输出(MIMO)天线。
MIMO天线是一种采用多个发射和接收天线的技术,以提高信号质量和容量。
MIMO天线能够利用空间分集和空间复用技术,在同一时间和频率上服务多个用户,并提供更高的数据传输速率和可靠性。
在大型活动场所、人口稠密区域和移动车载通信等场景中,MIMO天线能够有效地提升网络性能和用户体验。
综上所述,5G微基站天线类型包括方向天线、宽波束天线、扇形天线和MIMO天线。
在选择适合的天线类型时,需要根据具体的通信需求和场景特点进行综合考虑。
天线的分类与选择移动通信天线的技术发展很快,最初中国主要使用普通的定向和全向型移动天线,后来普遍使用机械天线,现在一些省市的移动网已经开始使用电调天线和双极化移动天线。
由于目前移动通信系统中使用的各种天线的使用频率,增益和前后比等指标差别不大,都符合网络指标要求,我们将重点从移动天线下倾角度改变对天线方向图及无线网络的影响方面,对上述几种天线进行分析比较。
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,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。
根据组网的要求建立不同类型的基站,而不同类型的基站可根据需要选择不同类型的天线。
选择的依据就是上述技术参数。
比如全向站就是采用了各个水平方向增益基本相同的全向型天线,而定向站就是采用了水平方向增益有明显变化的定向型天线。
一般在市区选择水平波束宽度B为65°的天线,在郊区可选择水平波束宽度B为65°、90°或120°的天线(按照站型配置和当地地理环境而定),而在乡村选择能够实现大范围覆盖的全向天线则是最为经济的。
2.3 机械天线所谓机械天线,即指使用机械调整下倾角度的移动天线。
机械天线与地面垂直安装好以后,如果因网络优化的要求,需要调整天线背面支架的位置改变天线的倾角来实现。
在调整过程中,虽然天线主瓣方向的覆盖距离明显变化,但天线垂直分量和水平分量的幅值不变,所以天线方向图容易变形。
实践证明:机械天线的最佳下倾角度为1°-5°;当下倾角度在5°-10°变化时,其天线方向图稍有变形但变化不大;当下倾角度在10°-15°变化时,其天线方向图变化较大;当机械天线下倾15°后,天线方向图形状改变很大,从没有下倾时的鸭梨形变为纺锤形,这时虽然主瓣方向覆盖距离明显缩短,但是整个天线方向图不是都在本基站扇区内,在相邻基站扇区内也会收到该基站的信号,从而造成严重的系统内干扰。
常用的天线种类介绍选用无线模块技巧在万物互联的大趋势下,无线通信模块成为了各类电子设备中不可或缺的一部分,而模块的通信质量很大程度上取决于天线设计是否合理。
本文介绍了如何选择合适的天线并发挥出天线最佳的性能。
随着技术的进步,为了节省研发周期,不少厂商都推出各种各样的成品天线。
然而如果工程师选择不当,不仅起不到应有的效果,反而会浪费很多时间与成本在排查调试上,得不偿失。
本文将介绍常用的几种天线并结合在工程中的实际使用经验给出设计建议,以供大家参考。
接下来为大家介绍常用的天线种类:(1) 板载PCB式天线:采用PCB蚀刻而成,成本低,但是性能有限,可调性好,可大批量用于蓝牙、WiFi无线通信模块。
(2) SMT贴片式:常用的有陶瓷天线,占用面积少,集成度高,容易更换,适用于对空间要求小的产品,但是该类型天线价格稍贵且带宽偏小。
(3) 外置棒状天线:性能好,无需调试,方便更换,增益高,适用于各种终端设备。
(4) FPC天线:通过馈线连接,安装自由,增益高,通常可以使用背胶贴在机器非金属外壳上,适用于性能要求高且外壳空间充足的产品上。
天线的作用是将射频信号辐射到自由空间,这时候选择合适的天线对于传输距离就有很大的影响。
天线对周围环境很敏感,很多情况下会出现即使选择了合适的天线,也达不到预期的效果。
由于有些客户对天线设计需要考虑的因素不清楚,这里我们给出在实际工程设计中的一些经验,便于客户更好地设计出自己的电路与PCB,增加项目的成功机会。
1、匹配电路设计在原理图设计时,需要在天线与模块射频输出管脚预留一个型网络。
天线的阻抗受PCB的铺地、天线的安装以及周围的金属等因素影响,预留这个网络是为了在天线严重偏离50欧姆阻抗时,将其匹配至50欧姆。
X1,X2,X3都是电抗元件,如果天线是标准的50欧姆阻抗,那么X2,X3可以不焊接,。
无线网络设备天线种类及选配技巧天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备。
无线电发射机(如AP)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,由天线接收下来(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,由此完成数据的传输,如图。
可见,作为电磁波的发射和接收设备,没有天线也就没有无线电通信,凡是利用电磁波来传递信息的,都依靠天线来进行工作。
当前企业级无线产品中,天线也是不可或缺的配件。
一般来讲,无线局域网产品中天线有内置和外置两种,而外置产品的天线品种繁多,主要是供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等情况下使用。
那么,天线到底有哪些种类,各种类有什么特点,如何应用呢?下面我们具体来看看。
1、全向天线,即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射,也就是平常所说的无方向性。
一般情况下波瓣宽度越小,增益越大。
全向天线在通信系统中应用距离近,覆盖范围大,价格便宜。
2、半定向天线,即只向某一个方向辐射信号,常应用于中短距离通信。
常见半定向天线主要主要有平板天线、八木天线(如下图)。
平板天线常用于接入点到STA的定向覆盖或者过道、走廊的无线覆盖,其覆盖范围取决于AP的功率、天线增益、天线波束宽度以及建筑材料对射频信号的衰减程度;八木天线一般用于中短距离(如3km)点对点通信,高增益的八木天线也可以用于远距离通信。
半定向天线的另外一个优点是可以安装在墙壁的高处,并向下倾斜对准需要覆盖的区域。
由于信号几乎不会从半定向天线的后侧泄露出去,因此半定向天线可以提供良好的垂直覆盖。
全向天线不具备这个优点,因为如果天线的一端向下倾斜,则另一端会向上翘起。
3、高度定向天线仅在点对点通信中使用,一般用于提供两栋建筑物之间的网络桥接。
在所有类型的天线中,高度定向天线的波束宽度最为狭窄和集中。
高度定向天线分为抛物面天线和栅格天线两类。
从外观上看,抛物面天线类似于安装在屋顶的数字卫星电视天线,栅格天线类似于烧烤使用的烤架。
天线的分类与选择天线的分类与选择移动通信天线的技术发展很快,最初中国主要使用普通的定向和全向型移动天线,后来普遍使用机械天线,现在一些省市的移动网已经开始使用电调天线和双极化移动天线.由于目前移动通信系统中使用的各种天线的使用频率,增益和前后比等指标差别不大,都符合网络指标要求,我们将重点从移动天线下倾角度改变对天线方向图及5. 双极化天线双极化天线是一种新型天线技术,组合了+45°和-45°两副极化方向相互正交的天线并同时工作在收发双工模式下,因此其最突出的优点是节省单个定向基站的天线数量;一般GSM数字移动通信网的定向基站(三扇区)要使用9根天线, 每个扇形使用3根天线(空间分集,一发两收),如果使用双极化天线,每个扇形只需要1根天线;同时由于在双极化天线中,±45°的极化正交性可以保证+45°和-45°两副天线之间的隔离度满足互调对天线间隔离度的要求(≥30dB),因此双极化天线之间的空间间隔仅需20-30cm;另外,双极化天线具有电调天线的优点, 在移动通信网中使用双极化天线同电调天线一样,可以降低呼损,减小干扰,提高全网的服务质量.如果使用双极化天线,由于双极化天线对架设安装要求不高, 不需要征地建塔,只需要架一根直径20cm的铁柱,将双极化天线按相应覆盖方向固定在铁柱上即可,从而节省基建投资,同时使基站布局更加合理,基站站址的选定更加容易.对于天线的选择,我们应根据自己移动网的覆盖,话务量,干扰和网络服务质量等实际情况,选择适合本地区移动网络需要的移动天线:a.在基站密集的高话务地区,应该尽量采用双极化天线和电调天线;b.在边,郊等话务量不高,基站不密集地区和只要求覆盖的地区,可以使用传统的机械天线.我国目前的移动通信网在高话务密度区的呼损较高,干扰较大,其中一个重要原因是机械天线下倾角度过大,天线下倾角度过大,天线方向图严重变形.要解决高话务区的容量不足,必须缩短站距,加大天线下倾角度,但是使用机械天线,下倾角度大于5°时,天线方向图就开始变形,超过10°时,天线方向图严重变形,因此采用机械天线,很难解决用户高密度区呼损高,干扰大的问题.因此建议在高话务密度区采用电调天线或双极化天线替换机械天线,替换下来的机械天线可以安装在农村,郊区等话务密度低的地区.天线分类列表产品分类产品名称性能指标斜架对数周期天线频段:短波,超短波带宽:10倍频以上方向:定向增益:8~10dB(单副天线) 驻波系数:≤2(一般情况)转动对数周期天线频段:短波,超短波带宽:宽带转动:360°正,反转,可控增益:8~10dB 驻波系数:≤2(一般情况)移动式对数周期天线频段:3~30MHz 增益:6~10dB 驻波系数:≤2(一般情况) 车载流动使用对数周期天线对数周期天线天线阵频段:短波带宽:宽带组阵:2元~36元增益:12~25dB驻波系数:≤2(一般情况)多模多馈天线频段:短波方向:全向增益:3~5dB 驻波系数:≤2(一般情况)三路同时工作扇锥天线频段:短波带宽:宽带方向:近似全向增益:5~7dB 驻波系数:≤2(一般情况)伞锥天线频段:短波带宽:宽带增益:3~4dB方向:全向驻波系数:≤2(一般情况)短波宽带天线频段:短波带宽:宽带增益:3~5dB 驻波系数:≤2.5(一般情况)功率:150W车载短波天线频段:短波配天调工作通信距离:0~1000Km功率:150W短波天线分支笼天线频段:短波带宽:3倍频增益:5dB驻波系数:≤2(一般情况)功率:150W宽带垂直天线频段:短波带宽:宽带增益:3~5dB 驻波系数:≤2(一般情况)八木天线(阵)频段:短波,超短波带宽:5% 增益:5~18dB 驻波系数:≤2(一般情况)全向天线频段:超短波带宽:5%增益:8~12dB驻波系数:≤2(一般情况)同相水平天线频段:短波,超短波带宽:窄带增益:10~20dB驻波系数:≤2(一般情况)超短波抛物面天线频段:890~960MHz增益:>22dB驻波系数:≤1.5(一般情况)前后比:>26dB超短波天线超短波宽带全向天线频段:610~960MHz增益:>8dB驻波系数:≤2(一般情况)极化:垂直常用的短波天线主要分为3类,第一类是垂直天线(GP),第二类是偶级天线(DP),第三类为八木天线(YAGI).除此之外,还有框型,钻石型,碟型等等,这里我们主要讨论前三类天线,其中重点探讨偶级天线及其变形.从使用来看,GP天线主要用于近距离—中距离。
简单介绍天线的选择方法近年来,随着无线通信产业的发展,天线选择越来越成为工程师们必须关注的问题之一。
一般来说,天线选择的目标是提高信号质量。
在选择天线时,有许多因素需要考虑。
下面就针对这些因素逐一介绍。
首先,天线的频率响应必须与信号频率匹配。
天线的固有频率必须与通信系统的频率相近,否则将会丧失信号强度和数据传输速率。
此外,还需要考虑天线的增益和方向性,以确保信号能够传播到所需的范围和方向。
其次,天线的形状和大小也影响性能。
天线大小越大,性能相对于天线质量更优。
例如,大型天线可能拥有更高的增益和方向性,从而使得信号能够传播到更远的距离并改善信号质量。
第三,天线材料是关键因素之一。
天线的材质决定了天线的性能和成本。
通常,天线材料应具有轻量化、耐久性和便于加工等特点。
天线的材料可以是金属、塑料、陶瓷等等,选择不同材料类型应考虑具体应用场景。
第四,环境因素需要考虑。
天线的性能还取决于周围环境条件。
例如,考虑信号穿透或反射的性质。
这意味着,天线的方向性和天线的形状必须适应周围的建筑物和地形等。
最后,需要考虑芯片级别的设计特性。
与天线相关的特征包括射频接口和芯片设计。
天线芯片的设计必须符合技术规格,以保证最佳性能,例如稳定性、抗干扰、高吞吐量和功率渐进性等方面。
此外,天线的供应链管理和可靠性测试也很重要。
总的来说,选择天线时,需要考虑信号频率、增益、方向性、形状、大小、材料、环境、射频接口和芯片设计等因素。
综合考虑上述因素,确定适合于具体应用场景的天线方案,以达到优化信号质量的目的。
天线的分类和选择天线材料选择的天线的分类和选择+天线材料选择的.txt——某天你一定会感谢那个遗弃你的人,感谢那个你曾深爱着却置之你不顾的人。
做一个没心没肺的人,比什么都强。
________舍不得又怎样到最后还不是说散就散。
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。
使用距离在1000米以上,个性张扬,喜欢和城管聊天的朋友,可以选择栅格,卫--星锅,。
天线材料的选择:本帖隐藏的内容需要回复才可以浏览对于有尺寸的图纸:例如双菱,反射板增大能增加一点效果,其它就按图纸不用再改变了。
对于反射板材料的选择:银。
铜.铝。
(注意:反射板上面镀一层导电性能好,密度大的金属,能更有利于反射。
密度差能更加有利反射信号。
但振子上镀,本人暂时没找到科学依据。
)网上镀银真假,现在没个定论,还是不偿试的好,纯覆铜比镀银的骂声少点。
呵呵..虽然银是导电性能最好的金属,但买的假的还不如用铜,做WIFI,用铜就够了,搞那么先进没必要啊。
对于振子材料的选择:银,铜,铝(银的成本高,自然不会便宜,推荐新手用铜就OK了。
一般铜丝2-3mm就OK。
太粗太细都影响效果了)友情提示:ceng还是要低调点.大的天线难免会暴露目标,使得原本“平静”的ceng生活被打破就不好了。
个人拙见,不对之错,各位海量指出。
天线工作原理与主要参数参数, 原理一、天线工作原理与主要参数天线是任何一个无线电通信系统都不可缺少的重要组成部分。
合理慎重地选用天线,可以取得较远的通信距离和良好的通信效果。
(一)天线的作用各类无线电设备所要执行的任务虽然不同,但天线在设备中的作用却是基本相同的。
任何无线电设备都是通过无线电波来传递信息,因此就必须有能辐射或接收电磁波的装置。
所以,天线的第一个作用就是辐射和接收电磁波。
当然能辐射或接收电磁波的东西不一定都能用来作为天线。
例如任何高频电路,只要不是完全屏蔽起来的,都可以向周围空间或多或少地辐射电磁波,或者从周围空间或多或少地接收到电磁波。
但是,任意一个高频电路并不一定能作天线,因为它辐射和接收电磁波的效率很低。
只有能够有效地辐射和接收电磁波的设备才有可能作为天线使用。
天线的另一个作用是”能量转换”。
大家知道,发信机通过馈线送入天线的并不是无线电波,收信天线也不能直接把无线电波送入收信机,这里有一个能量的转换过程,即把发信机所产生的高频振荡电流经馈线送入天线输入端,天线要把高频电流转换为空间高频电磁波,以波的形式向周围空间辐射。
反之在接收时,也是通过收信天线把截获的高频电磁波的能量转换成高频电流的能量后,再送给收信机。
显然这里有一个转换效率问题。
天线增益越高,则转换效率就越高。
(二)天线的分类天线的形式繁多,按其用途可以分为发信天线和收信天线;按使用波段可以分为长、中、短、超短波天线和微波天线、微带天线等。
此外,我们还可按其工作原理和结构来进行分类。
为便于分析和研究天线的性能,一般把天线按其结构形式分为两大类:一类是半径远小于波长的金属导线构成的线状天线,另一类是用尺寸大于波长的金属或介质面构成的面状天线。
线状天线主要用于长、中、短波频段,面状天线主要用于厘米或毫米波频段;甚高频段一般以线状天线为主,而特高频段则线、面状天线兼用。
线状天线和面状天线的基本工作原理是相同的。
(三)天线的工作原理天线本身就是一个振荡器,但又与普通的LC振荡回路不同,它是普通振荡回路的变形。
图1-9示出了它的演变过程。
图中LC是发信机的振荡回路。
如图1-9(a)所示,电场集中在电容器的两个极板之中,而磁场则分布在电感线圈的有限空间里,电磁波显然不能向广阔空间辐射。
如果将振荡电路展开,使电磁场分布于空间很大的范围,如图1-9(b)、(c)所示,这就创造了有利于辐射的条件;于是,来自发信机的、已调制的高频信号电流由馈线送到天线上,并经天线把高频电流能量转变为相应的电磁波能量,向空间辐射,如图1-9(d)所示。
电磁波的能量从发信天线辐射出去以后,将沿地表面所有方向向前传播。
若在交变电磁场中放置一导线,由于磁力线切割导线,就在导线两端激励一定的交变电压——电动势,其频率与发信频率相同。
若将该导线通过馈线与收信机相连,在收信机中就可以获得已调波信号的电流。
因此,这个导线就起了接收电磁波能量并转变为高频信号电流能量的作用,所以称此导线为收信天线。
无论是发信天线还是收信天线,它们都属于能量变换器,“可逆性”是一般能量变换器的特性。
同样一副天线,它既可作为发信天线使用,也可作为收信天线使用,通信设备一般都是收、发共同用一根天线。
因此,同一根天线既关系到发信系统的有效能量输出,又直接影响着收信系统的性能。
天线的可逆性不仅表现在发信天线可以用作收信天线,收信天线可以用作发信天线,并且表现在天线用作发信天线时的参数,与用作收信天线时的参数保持不变,这就是天线的互易原理。
为便于讨论,常将天线作为发信天线来分析,所得结论同样适用于该天线用作收信天线的情况。
立体电场等效图5.输入阻抗为使天线能获得最多的功率,应使天线与馈线匹配,就需要知道天线的输入阻抗。
天线的输入阻抗Zin为输入端电压与输入端电流之比。
即输入阻抗一般包括输入电阻和输入电抗。
输入电阻对应于天线辐射的功率和天线系统损耗的功率,即Rin=Rro+RsRs为从输入端计算的损耗电阻,输入电抗对应于天线周围感应场的无功功率。
6.工作频带天线工作频带的含义与电路频带的含义相类似,它是指天线在工作时能符合某种技术要求的频率范围。
对于只有一个频率或几个频率相距很近的通信设备而言,天线的频带宽度无需考虑。
但对于具有两个以上频率,而且频差又较大的通信设备,就不能不考虑天线的频带宽度。
二、通信设备常用天线与架设通信设备天线的种类较多,其性能也有所不同。
就通信设备体积大小和移动性能而言,天线则有基地固定式通信设备天线、车载式通信设备天线和便携袖珍式通信设备天线等。
(一)基地固定式通信设备天线由于基地或固定式通信设备具有一定的通信范围要求加之下属移动通信设备天线较矮的缘故,为保证视距范围内的通信,要求基地或固定式通信设备的天线架设应尽量高,一般架设在高层建筑物的顶部或铁塔上。
1.常用天线种类(1)J型天线它是将同轴线的芯线伸长而成。
天线部分长度为λ/2(λ为波长),末端馈电借λ/4长的阻抗变换器与同轴馈线阻抗匹配,如图1-12(a)所示,图(b)是为了防止雷击而把电缆芯线与外皮对调而成。
(2)同轴偶极天线它是用同轴线的外套与芯线伸长部分组成一个半波垂直振子,在半波振子的中点接入同轴馈电线而成,如图1-13(a)所示。
(3)布朗天线它是将半波偶极天线下半部分导体改成四根辐向线,垂直辐射部分折叠接地而成,如图1-13(b)所示。
这样制作既能提高天线输入阻抗与工作带宽,又能起防雷击作用。
图1-14 引向天线(4)引向天线它是由一根有源振子和几根无源振子(引向器和反射器)组成的寄生天线。
一般有源振子长度为半波谐振长度,引向器较有源振子约短5~15%,反射器较有源振子约长5~15%,反射器与有源振子问的距商为(0.1~0.25)λ,引向器与有源振子间距离为(0.1~0.34)λ,其型式之一如图1-14所示。
(5)全向高增益天线将半波振子垂直的二单元、四单元或六单元排列组阵,水平方向图没有变化,依旧为一个圆,而垂直方向性将增强,因而可以获得全向高增益天线。
当工作频率比较高时,高增益天线还可以使用交叉连接同轴电缆段来组成,每段电缆的内导体和相邻电缆的外导体交替连接,每段电缆的长度等于电缆中电波的半波长,外皮上的电流分布相位相同。
串联后的同轴电缆全部安装在玻璃钢套管内密封,下面用电缆引出。
2.天线架设1)天线尽可能架设到高处,使电波传播距离增加。
这点对在城市中使用的超短波通信设备而言,尤其重要。
2)架设天线要避开周围障碍物,力求做到在通信方向上无阻挡。
对输电线铁塔等小障碍物要离开天线一定的距离,最好不要位于通信方向上;对高地的陡峭斜坡、金属、石头和钢筋混凝土建筑等大障碍物,则要求离开天线的距离越远越好。
3)天线夹板应夹于天线内部接线器部分,不应该夹于天线发射体上,以免影响天线的性能。
4)高频电缆不要笔直垂下,最好绕一圈,如图1-16所示。
固定后,使受力分散,同时也有避雷作用。