天线的基本知识
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物理天线知识点总结一、天线的分类天线可以根据它的结构、工作频率、工作方式等不同特征进行分类。
根据天线的结构,天线可以分为线性天线、面状天线、体状天线等。
根据天线的工作频率,天线可以分为超高频天线、甚高频天线、高频天线等。
根据天线的工作方式,天线可以分为接收天线、发射天线、双工天线等。
此外,根据天线的工作原理,天线还可以分为定向天线、全向天线等。
二、天线的工作原理天线是通过改变电流和电压的分布来产生电磁波。
当电流通过天线时,会在天线上产生一个电磁场。
这个电磁场会向周围空间辐射出去,形成电磁波。
同时,当有外界的电磁波作用在天线上时,天线也会感应出电流和电压。
这样,天线在电磁波的发射和接收中发挥作用。
三、天线的设计方法天线的设计是一个复杂的过程,需要考虑多种因素,包括天线的工作频率、方向性、增益、波束宽度、阻抗匹配等。
在天线的设计中,通常需要用到一些工具,如天线模拟软件、电磁场仿真软件等。
天线的设计方法包括复合结构天线的设计、微带天线的设计、阵列天线的设计等。
这些设计方法大大提高了天线的工作性能和可靠性。
四、天线的性能分析天线的性能分析是对天线的工作性能进行评估和优化的过程。
通过对天线的参数和特性进行测试和分析,可以了解天线的工作状况和性能指标,为天线的改进和优化提供依据。
常用的天线性能分析方法包括天线参数测量、天线阻抗匹配、波束宽度测量等。
五、天线的应用天线在无线通信、雷达、卫星通信、电视广播等领域中有着广泛的应用。
在无线通信系统中,天线是信息传输的关键设备,它的工作性能直接影响到通信系统的稳定性和可靠性。
在雷达系统中,天线是用来发射和接收雷达信号,它的性能直接影响到雷达的探测性能和分辨率。
在卫星通信系统中,天线是用来与卫星间进行通信,它的性能直接影响到卫星通信的质量和覆盖范围。
在电视广播系统中,天线是用来接收广播信号的,它的性能直接影响到电视节目的清晰度和稳定性。
总结:物理天线是无线通信和雷达系统中不可或缺的重要组成部分。
第一讲天线的基础知识表征天线性能的主要参数有方向图,增益,输入阻抗,驻波比,极化方式等。
1.1 天线的输入阻抗天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。
天线与馈线的连接,最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗,这时馈线终端没有功率反射,馈线上没有驻波,天线的输入阻抗随频率的变化比较平缓。
天线的匹配工作就是消除天线输入阻抗中的电抗分量,使电阻分量尽可能地接近馈线的特性阻抗。
匹配的优劣一般用四个参数来衡量即反射系数,行波系数,驻波比和回波损耗,四个参数之间有固定的数值关系,使用那一个纯出于习惯。
在我们日常维护中,用的较多的是驻波比和回波损耗。
一般移动通信天线的输入阻抗为50Ω。
驻波比:它是行波系数的倒数,其值在1到无穷大之间。
驻波比为1,表示完全匹配;驻波比为无穷大表示全反射,完全失配。
在移动通信系统中,一般要求驻波比小于1.5,但实际应用中VSWR应小于1.2。
过大的驻波比会减小基站的覆盖并造成系统内干扰加大,影响基站的服务性能。
回波损耗:它是反射系数绝对值的倒数,以分贝值表示。
回波损耗的值在0dB的到无穷大之间,回波损耗越大表示匹配越差,回波损耗越小表示匹配越好。
0表示全反射,无穷大表示完全匹配。
在移动通信系统中,一般要求回波损耗大于14dB。
1.2 天线的极化方式所谓天线的极化,就是指天线辐射时形成的电场强度方向。
当电场强度方向垂直于地面时,此电波就称为垂直极化波;当电场强度方向平行于地面时,此电波就称为水平极化波。
由于电波的特性,决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流,极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减,而垂直极化方式则不易产生极化电流,从而避免了能量的大幅衰减,保证了信号的有效传播。
因此,在移动通信系统中,一般均采用垂直极化的传播方式。
另外,随着新技术的发展,最近又出现了一种双极化天线。
就其设计思路而言,一般分为垂直与水平极化和±45°极化两种方式,性能上一般后者优于前者,因此目前大部分采用的是±45°极化方式。
天线基本知识介绍天线是将电信号转换为电磁波并将其传输或接收的装置。
它是电磁学的一个分支,用于无线通信、电视和广播接收、雷达以及天体物理学研究等领域。
本文将对天线的基本知识进行介绍。
1.天线的作用和原理:天线的主要作用是将电信号转换为电磁波并将其辐射到空间中,或者将接收到的电磁波转换为电信号。
它的工作原理基于法拉第电磁感应定律和亥姆霍兹理论,即通过电流在导体中产生的磁场和由变化的磁场产生的感应电流来实现电磁波的辐射或接收。
2.天线的分类:天线可以根据其结构、工作频率、功率和应用等方面进行分类。
根据结构,天线可分为线性天线(如偶极子天线)、面型天线(如片极天线、光波导天线)和体型天线(如反射天线、波导天线)。
根据工作频率,天线可分为超高频、高频、甚高频、极高频和微波天线等。
根据功率,天线可分为小功率天线和大功率天线。
根据应用,天线还可细分为通信天线、雷达天线、电视天线、卫星天线和微波天线等。
3.天线参数:天线的性能取决于其设计参数。
常见的天线参数包括增益、方向性、波束宽度、驻波比、频率响应、极化方式和带宽等。
增益是天线辐射功率与等效输入功率之比,方向性衡量天线在一些方向上的辐射能力,波束宽度是主瓣的半功率宽度,驻波比是反射功率与输入功率之比,频率响应表示天线在不同频率下的性能表现,极化方式表示电磁波的电场分量与地面垂直或平行的相对方向,带宽表示天线能够工作的频率范围。
4.天线设计方法:天线的设计是一个综合考虑电磁学原理、工作频率和应用要求的过程。
常见的天线设计方法包括试验法、数值法和半经验法。
试验法通过制作实物天线并进行实际测量来调整参数和优化天线性能。
数值法使用计算机模拟和数值算法来预测和分析天线性能,例如有限元法、谱域法和时域法等。
半经验法结合实验和数值方法,通过经验公式和优化算法来设计天线。
5.天线应用:天线的应用非常广泛,涵盖了通信、广播、雷达、航天、医疗和科学研究等领域。
在通信领域,天线用于无线电通信、移动通信和卫星通信等。
天线基础知识大全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1.2a 。
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。
1.3 天线方向性的讨论1.3.1 天线方向性发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去,基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。
有关天线的知识点总结一、天线的工作原理天线的工作原理可以简单地理解为两个方面:接收信号和辐射信号。
当接收信号时,天线将接收到的电磁波转换成电信号;而在辐射信号时,天线将电信号转换成电磁波辐射出去。
这样一来,天线就起到了收发信号的作用。
二、天线的分类根据不同的分类标准,天线可以分为很多种类。
其中最常见的分类方法有以下几种:1. 按照频率分类:根据天线工作的频率范围不同,可以分为超高频天线、甚高频天线、超高频天线、微波天线等;2. 按照结构分类:根据天线的结构和形状不同,可以分为偶极子天线、单极天线、方向性天线、非方向性天线等;3. 按照用途分类:根据天线的用途不同,可以分为通信天线、导航天线、雷达天线、电视天线等。
三、天线的特性1. 增益:天线的增益是指天线辐射的电磁波功率与理想点源辐射的电磁波功率的比值。
增益越高,天线的辐射效率越高。
2. 阻抗:天线的输入阻抗是指天线在工作频率下的端口电阻。
一般来说,天线的阻抗要与传输线的阻抗匹配,否则会导致信号回波,影响通信质量。
3. 方向性:天线的方向性是指天线在空间中辐射和接收电磁波信号的能力。
方向性越好,天线的指向性就越强。
4. 带宽:天线的带宽是指天线可以工作的频率范围。
一般来说,带宽越宽,天线的适用范围就越广。
四、天线的设计和调试天线的设计和调试是天线工程师的主要工作之一。
在设计天线时,需要考虑到天线的工作频率、带宽、增益、方向性等参数,并根据具体的应用场景选择合适的天线结构和材料。
在调试天线时,需要使用专业的测试设备进行天线的性能测试,一般包括驻波比测量、辐射图测量、方向图测量等。
五、天线的应用天线的应用非常广泛,几乎涵盖了各个领域。
在通信领域,天线用于手机、基站、卫星通信等设备;在雷达领域,天线用于目标探测和跟踪;在导航领域,天线用于车载导航、航空导航等设备;在电视领域,天线用于接收地面数字电视信号等。
总的来说,天线作为一种重要的通信装置,在现代社会中有着不可替代的作用。
天线基本知识汇总天线是无线通信系统的重要组成部分,它负责将电能转换为电磁波,将信号从传输介质(如空气)中发射出去或接收回来。
天线的性能直接影响着无线通信系统的质量和可靠性。
下面是关于天线基本知识的汇总。
1.天线的分类:根据应用领域和工作频率不同,天线可以分为不同的类型,如定向天线、全向天线、扇形天线、微带天线等。
2.天线的工作原理:天线的工作原理基于法拉第电磁感应定律,当电流通过天线时,它会产生一个电磁场,从而形成电磁波。
接收时,电磁波会被天线吸收,然后产生电流。
3.天线的参数:天线的主要参数包括频率范围、阻抗、增益、方向性、辐射效率等。
这些参数决定了天线的性能和适用场景。
4.天线的性能指标:-增益:天线将电能转换为电磁能的能力,通常以分贝(dB)为单位表示。
增益越高,天线的发射和接收距离越远。
-方向性:天线辐射或接收信号的特定方向能力。
定向天线具有较高的方向性,可以减少多径传播和干扰。
-阻抗:天线的输入或输出端口的电阻性质。
与发射端口匹配的阻抗可以最大程度地传递电能,减少反射损耗。
-波束宽度:天线主瓣的角度范围。
较窄的波束宽度意味着更好的方向性和更高的增益。
-辐射效率:天线将输入功率转换为有效辐射功率的能力。
辐射效率高的天线可以更好地实现远距离通信。
5.天线的结构和设计:天线的结构包含一个或多个导体元件,并且根据应用需求进行设计。
常见的天线设计包括垂直极化天线、水平极化天线、天线阵列、圆极化天线等。
6.天线的应用:天线在各种无线通信系统中广泛应用,包括移动通信、卫星通信、无线局域网、雷达、无线电广播等。
7.天线的安装和调整:为了确保天线的性能,需要正确地进行安装和调整。
安装位置和方向的选择对天线的性能和覆盖范围至关重要。
8.天线的特殊设计:根据应用需求,一些特殊设计的天线得到了广泛应用,如室内小型天线、宽带天线、增强型天线等。
9.天线的未来发展:随着无线通信技术的不断发展,天线也在不断创新和改进。
天线设计中的基础知识无线通信在现代社会中已经成为了不可或缺的一部分,而天线则是无线通信的核心技术。
天线设计的好坏直接影响着无线通信的质量和稳定性。
本文将介绍天线设计中的基础知识。
一、天线的类型天线的类型很多,不同的天线适用于不同的场合和需求。
根据天线的结构和原理,可以将天线分为以下几类。
1.偶极子天线:偶极子天线是最常见的一种天线,它主要用于无线电通信中,广泛应用于电视天线、拉杆天线等。
2.单极天线:单极天线和偶极子天线极为相似,也称为垂直天线,通常用于低频通信。
3.反射天线:反射天线是一种折射天线,在无线电通信网络中广泛应用,最常见的形式是发射塔、电视塔等类型。
4.全向天线:全向天线适用于需要进行全方位通信的场合,比如无线通信基站。
5.定向天线:定向天线是一种方向性天线,能够集中把无线信号发射到某一方向上,适用于需要进行定向通信的场合。
二、天线的性能指标在天线设计中,要考虑的因素较多,其主要性能指标包括以下几点。
1.增益:天线增益是指天线在某个方向上的信号强度与无指向性原点的同一方向上的信号强度之比。
增益值越大,这个方向上的信号捕捉效果就越好。
2.方向性:天线的方向性指天线在某一个方向上集中发射或接收信号的能力。
3.波束宽度:波束宽度是指天线集中发射或接收信号的范围大小,一般用立体角表示。
波束宽度越小,天线方向性越强。
4.驻波比:当天线在工作频段内的传输中遇到其它阻抗时,会引起信号的反射和干扰,这个指标就是反射能量和传输能量之间的比值,通常用于评价天线性能的优劣。
三、天线设计流程天线的设计流程一般包括如下几个步骤。
1. 定义问题:明确天线设计的应用需求及要达成的目标,进行参数筛选和定义。
2. 选取天线类型:根据实际情况选取合适的天线类型。
3. 设计实现:根据天线类型的特点及要求,进行天线设计。
根据需求制定天线的结构参数以及驱动功率、频率范围和增益等指标,以及阻抗、匹配网络等。
4. 仿真模拟:使用仿真软件模拟天线性能,优化天线设计。
天线知识点总结天线是电子设备中最基本的元件之一,它能够将电磁波转换为电信号或者将电信号转换为电磁波,是广泛应用在通讯、雷达、导航、电视等领域的不可或缺的元器件。
本文将简要介绍一些天线的相关知识点。
1. 天线的基础理论 - 反射、辐射以及电磁波的特性天线的工作原理基于电磁波的传播特性及其与天线之间的相互作用。
天线通过反射、辐射等方式将电磁波与电信号进行转换,因此温度、介质、空气湿度等环境因素都会对天线的性能产生影响。
2. 天线的类型 - 主动、被动及扫描式天线天线可以根据其在电路中的位置和作用方式分为主动和被动两种类型。
主动天线通常带有放大器来增加信号强度,而被动天线则不带放大器。
此外,扫描式天线可以通过旋转、摆动等方式改变辐射方向,以实现扫描覆盖目标区域的效果。
3. 天线的指标 - 增益、方向性、VSWR、带宽等天线的性能可由其各种指标来描述,其中增益、方向性、VSWR、带宽等是较为重要的指标。
增益是天线的辐射能力,方向性是天线辐射能力随方向变化的能力,VSWR是天线对来自外部信号反射时的反射率指标,带宽则是天线能够工作的频率范围。
4. 天线的尺寸 - λ/2、λ/4、全波长天线等天线的尺寸与工作频率密切相关,常见的天线长度有λ/2、λ/4、全波长天线等。
λ/2天线通常用于VHF和UHF频段,λ/4天线适用于较低频段,全波长天线则通常用于HF 等较低频段。
5. 天线的应用 - 通讯、雷达、导航、电视等天线在通讯、雷达、导航、电视等领域都有广泛的应用。
不同应用场景对天线的要求不同,例如通讯领域需要天线具有良好的增益和方向性,而雷达和导航领域则需要具有较高的扫描速度和快速响应能力。
6. 天线的制作和测试 - PCB天线、红外按摩仪等天线的制作和测试涉及到复杂的技术和设备,常用的制作方法包括PCB天线、红外按摩仪等。
测试方法则通常包括VSWR测试、增益测试、方向性测试等。
7. 天线的未来发展趋势 - 新材料、智能化、多功能化等随着技术的不断进步,未来天线的发展趋势将会趋向于新材料、智能化、多功能化等方向。
一、发射天线的作用广播电视发射台的主要设备包括了:信号源系统、发射机设备以及铁塔和天馈线系统。
在广播电视传输的各个环节中,天馈线系统是各环节中最终的主要设备之一,其作用是将广播电视信号以电磁波的形式向空间传送能量。
天线可以向周围辐射电磁波能量,在计算天线辐射场强时,天线的增益若能提高3dB,则相当于发射机有效功率提高一倍。
因此,使用较高增益的天线更具有较大的使用价值。
二、天线的发展1、1887年郝兹在验证电磁波存在时使用了双球发射天线和单环天线。
2、1897年出现了能实现5Km通信的大型长波天线。
3、1901年马可尼研制出第一付大型垂直极化天线实现3700Km远程通信。
4、20年代初中波天线兴起和发展,从T型、Г型和伞型天线到后来的拉线式或自立式铁塔天线。
凌风公司在2003年又率先研制出了自立式缩短型曲线式中波电小天线。
5、30年代雷达的出现推动了喇叭天线透镜天线介质天线、缝隙天线等超短波天线的诞生。
1928年著名的八木天线研制成功并推广应用至今。
6、40—50年代:蝙蝠翼天线、带有反射板的各种半波振子天线、大功率缝隙天线迅速发展。
长、中、短天线基本定型。
7、随着科技的发展,高增益、宽频带、高分辨率、快速扫描的天线大量出现,相控天线取得了突破性发展,现代天线已有微带天线、有源相控天线、超导天线、四维天线等。
更有向小型化、轻便、隐形化的发展趋势。
三、天线问题求解的基本方法1、解析法:对形状极为简单的天线求得精确解。
2、近似解析法:变分法、微扰法、迭代法、几何光学法几何绕射法、物理绕射法等。
3、数值法:利用计算机进行运算,可用纯数值法,也可用矢量法。
但是,较为复杂的天线,仍然是用多次实验的方法优化出来的,某些电参数用经验公式或实验曲线计算。
四、天线的主要参数1、天线的输入阻抗天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。
天线与馈线的连接,最理想的情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗,这时馈线终端没有功率反射,馈线上没有驻波。
天线的输入阻抗与频率有关。
天线的匹配工作就是消除天线输入阻抗中的电抗分量,使电阻分量尽可能地接近馈线的特性阻抗。
匹配的优劣一般用四个参数来衡量即反射系数,行波系数,驻波比和回波损耗,四个参数之间有固定的数值关系,使用那一个常取决于使用者习惯。
在我们日常维护中,用的较多的是驻波比和回波损耗。
一般发射天线的输入阻抗为50Ω。
驻波比就是行波系数的倒数,其值在1 到无穷大之间。
驻波比为1,表示完全匹配;驻波比为无穷大表示全反射,完全失配。
在天线系统中,一般要求驻波比小于1.1,但实际应用中VSWR 应小于1.15。
过大的驻波比会加大发射机反射功率。
回波损耗就是反射系数绝对值的倒数,以分贝值表示。
回波损耗的值在0dB 的到无穷大之间,回波损耗越大表示匹配越差,回波损耗越大表示匹配越好。
0 表示全反射,无穷大表示完全匹配。
在天线系统中,一般要求回波损耗大于26dB。
2、天线的极化方式天线辐射的电磁波可以是线极化,椭圆极化或圆极化。
极化是指电场矢量端点随时间变化时运动轨迹的形状,取向和旋转方向。
电场矢量在空间任何瞬时固定不变的电磁波称线极化波。
工程上电场矢量和地面平行的称水平极化;与地面垂直的称垂直极化波;与地面倾斜某一角度的称斜线极化。
当电场时间顺时针方向旋转是右旋极化,向反时针方向旋转是左旋极化。
而轨迹为一椭圆则为椭圆极化。
辐射某种极化电磁波的天线,称为某种极化天线。
极化损失就是发射天线的极形式和接收天线的极化形式不同时,接收功率的损失为极化损失。
3、天线的增益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,它是选择发射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。
表征天线增益的参数有dBd和dBi两种。
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。
方向性图就是以天线为中心,在远区恒定距离下,天线辐射特性随空间方位变化的图形,是一空间立体模型。
辐射特性是场强,功率密度,相位及极化等,常用的是场强方向图及功率方向图,而且只取两个互相垂直的主平面内的方向图。
电视和调频天线通常以E面和H面的方向图描述天线的方向性。
前者是通过天线中心,平行于天线极化方向与传播方向构成的平面上,给定的极化波场强与射线角度的关系图形。
H面方向图是通过天线中心垂直与E面的平面上,给定的极化波场强与射线角度的关系图形。
水平极化天线的E面方向图称为水平面方向图。
其H 面方向图称为垂直方向图。
垂直极化天线的E 面为垂直面,H 面为水平面。
4、天线的主瓣:辐射最大方向的波瓣。
5、天线的主瓣宽度:主板中功率密度为最大值一半的夹角。
6、天线的副瓣:方向图中除主瓣以外的波瓣。
7、天线的副瓣电平:副瓣中最大功率密度与主瓣最大功率密度之比的分贝值。
8、天线的前后比:主瓣最大功率密度与其相反方向副瓣最大功率密度之比的分贝数。
9、天线的方向函数:方向图的数学表达式。
五、对广播电视发射天线的常用技术指标要求1、频率范围:工作使用频率2、功率容量:1w 3w 5w 10w 30w 50w 100w 300w 500w1kw 3kw 5kw 10kw3、驻波比:≤1.10(甲级),≤1.15(乙级),≤1.20(丙级)。
4、增益:低等天线增益0-3 db中等天线增益5-7 db高天线增益大于7.5 db超高天线增益大于几十分贝5、方向性:全向、异形、定向;6、极化方式:水平极化、垂直极化、圆极化7、输入阻抗:50Ω、75Ω8、输入接口:L系列L16、L27、L36、L52N系列N16、N7/16法兰系列IF45、IF70、IF110 、IF120 4-1/2"9、抗风速:>30米/秒(十级风速)10、尺寸及重量六、广播电视发射天线的分类与选择1、通常按频率来划分(1)VHF 波段I 电视发射天线(48-84MHZ)单偶极子天线、双偶极子天线、蝙蝠翼天线(2)调频广播发射天线双偶极子天线、垂直极化单偶极子全向天线、圆极化天线、蝙蝠翼天线(3)VHF 波段III 电视发射天线(167-223MHZ)四偶极子天线、双偶极子天线、米波缝隙天线(4)UHF 波段天线(470-860MHZ)四偶极子板状天线、缝隙天线2、组合型天线系统的构成(1)辐射单元板;(2)功率分配器;(3)分馈线;(4)移相器七、天线的垂直方向性图及能量利用为了达到良好的覆盖效果,我们可使用计算机对天线系统的垂直面方向性进行优化设计,合理利用电波能量。
天线系统的增益确定后,垂直面方向主要考虑波束下倾和零点填充两个问题。
垂直面的波束下倾和零点填充是广播电视发射天线的关键技术之一,生产厂商必须掌握,使用单位更应该重视。
1、主波束下倾为什么要进行主波束下倾?我们知道地球是圆球形,当天线架设在高处,覆盖半径达到一定距离时,必须把地球的曲率考虑进去。
从图中可看出等幅同相馈电的多层天线的主波束指向垂直于铁塔中垂线,它与地球切线有一个夹角,辐射能量的大部分不能落在服务区内,造成空间能量的损失。
为减少天线向上半空间辐射能量,提高电波能量的利用率,必须将天线主波束下倾一定的角度。
2、零点填充为什么要进行零点填充?为了提高天线的增益,需要增加天线单元板的层数,但是随之而来的问题是天线副瓣增多,零值点增多,这样在邻近发射塔的地区将形成多圈零辐射环带,如图所示,在此环带(r1,r2,r3)上的用户由于场强弱,收视效果不好。
层数越多,零辐射点就越多,但影响最大的是第一、第二零点所对应的零辐射环,为了弥补这一缺陷,应对天线系统的第一、第二零点采取填充补偿措施。
3、主波束下倾与零点填充的方法工程中常有电气上不采用等幅同相馈电的电气法和机械上采用不共面排列的机械法两种。
最佳的主波束下倾角度及零点填充的幅度,必须根据实际情况,借助计算机综合天线单元的馈电相位或幅相分布才能完成。
八、几种常见天线说明1、蝙蝠翼天线该种天线在1946年由前苏联布拉乌德设计的,至今仍广泛被采用。
蝙蝠翼天线是一种旋转场天线(又称为绕杆天线),它是两队蝙蝠翼振子在空间互相垂直,馈以90°相位差的激励电流而构成。
它有很好的水平方向图,较宽的频带及很小的负载,广泛地用作米波段的调频广播和电视的发射天线。
将两对蝙蝠翼振子正交地安装在一根金属支柱上,采用等幅和90°相位差馈电,便构成全向辐射的蝙蝠翼天线(见图)蝙蝠翼振子常用的一种馈电方法是:这种馈电方式的优点是两个馈电点的阻抗有大致相反的特性,可使二分支电缆在并联处(一般为功率分配器的输出端)的阻抗得到改善,有利于整个天馈系统的匹配。
蝙蝠翼天线在水平面的方向图大致是一个圆形(全向),水平方向图的圆度主要于蝙蝠翼振子的等效偶极子长度2a的大小有关。
当2a的大小有关。
当2a=0.9λ时,水平方向图将变坏到±3 dB。
蝙蝠翼天线的垂直方向图,当天线为偶数层(N层)重迭时,将天线分为上下两半部(各为N/2)等幅馈电且下半部天线的馈电电流的相位滞后上半部天线,则可获得主波束下倾。
蝙蝠翼天线的增益可通过下式进行计算:G=1.11(N·S)/λ(倍)式中层间距离S一般选在(0.95~1)λ(倍)或者G=61°/QVQ为垂直方向图主办的半功率夹角V2、二偶极子调频广播发射天线二偶极子反射板天线是由反射板,天线振子(两对半波偶极子)及支撑陷波器组成。
两对半波偶极子采用等幅同相位馈电,放在高反射板大约λ/4高的地方。
构成一种定向水平极化的天线。
该天线是有如下的优点:结构设计简单,先进合理。
频率带宽很宽,可覆盖调频全段,特别适合于调频的运用。
天线外部无可调部件,极大地提高了天线的稳定性,同时也给现场的安装带来方便。
天线单元板可进行积木式组阵,能较好的控制场型,水平方向可形成圆形或异形场;垂直方向可实现主波束的下倾和零点填充。
天线板组阵后的馈电方式可以是多样的,其中最常见的是一种称为“二次相位补偿”的馈电方式。
这样可以大大的改善整个天馈系统输入端的电压驻波比,同时可抵消由于环境等恶劣气候产生的反射,使天线系统长期稳定的工作。
该天线板是一种定向水平极化的发射天线,为在水平方向可实现定向的辐射,必须将该天线单元板在4边行塔上进行安装或可在6边行塔,8边行塔上进行安装。
由于组阵后天线的水平场型圆度受到支撑塔横截面大小的影响,因此,可根据塔横截面的大小来选择天线单元板在塔上进行正置、偏置、斜置等不同的安装方式,以获及较好的水平面场形。
天线单元板在垂直方向的安装可根据用户对垂直面方向图赫增益的要求来选择不同数量的天线板进行组合或者每面安装相同数量的天线板馈以不等的功率获不同的相位以获及主波束赫零点填充。