常用天线、无源器件介绍

WLAN天线各种天线介绍1 什么是天线WLAN作为一项无线技术，其信号以电磁波形式在空气中传播。

而能够有效的向空间中某个方向辐射电磁波，或者能从空间某特定方向接收电磁波的器件，我们称之为天线。

天线是发射和接收电磁波的设备，是WLAN的基础。

2 天线相关技术点2.1 振子当导线上有交变电流流动时，就可以形成电磁波的辐射。

辐射的能力与导线的长短和形状有关。

如图1 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，电场就散播在周围空间，因而辐射增强。

通常将此装置称为振子。

两臂长度相等的振子叫做对称振子，对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线。

每臂长度为四分之一波长、的振子，称半波对称振子，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。

图2：半波对称振子组成的经典天线2.2 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。

垂直放置的半波对称振子具有平放的“面包圈” 形的立体方向图。

在振子的轴线方向上辐射为零，最大辐射方向在水平面上；在水平面上各个方向上的辐射一样大。

若干个对称振子组阵，能够控制辐射，产生“扁平的面包圈” ，把信号进一步集中到在水平面方向上。

也可以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方向，提高了增益。

2.3 增益天线通常是无源器件，它并不放大电磁信号。

天线的增益是指：将天线辐射的电磁波进行聚束以后，比起理想的参考天线，在输入功率相同的条件下，在空间同一点上接收功率的比值。

增益定量地描述了一个天线把输入功率集中辐射的程度。

一般，增益的定义是：增益＝输出功率（W）/输入功率（W），是一个无量纲参数。

dB是增益取对数底再乘以10的结果：增益（dB）＝10×log（增益）。

工程师必须要掌握的常用天线无源器件原理及功能工程师在无线通信系统的设计和维护中，需要了解天线和无源器件的原理和功能。

天线是将电磁能量从导线传输到自由空间的装置，而无源器件是在电路中不需要供电的元器件。

下面是工程师必须要掌握的常用天线和无源器件的原理和功能的介绍。

一、常用天线的原理和功能：1.简单天线：如半波长偶极子天线和单极天线。

原理是电流通过导线会在空间产生辐射，仿佛天线是一个辐射源。

常见于Wi-Fi路由器和收音机。

2. 方向性天线：如小型喇叭天线和Yagi天线。

原理是通过设计天线的形状和构造来实现特定的辐射方向性。

常见于通信基站和无线电测量设备。

3. 宽频带天线：如Vivaldi天线和螺旋天线。

原理是通过特殊的天线结构和构造实现宽频带的传输和接收功能。

常见于雷达和宽带通信系统。

4.衍射天线：如带状天线和光纤天线。

原理是利用天线和介质的交互作用，实现辐射和接收无线信号。

常见于射频传输和微波通信系统。

5.平面天线：如微带天线和贴片天线。

原理是将导体片固定在平面表面上，实现辐射和接收电磁波的功能。

常见于移动通信设备和卫星通信终端。

6.捕捉天线：如磁环天线和弹性天线。

原理是通过改变天线的物理位置或形状，实现对特定频段的信号捕捉和过滤。

常见于无线电接收器和RFID读写器。

二、常用无源器件的原理和功能：1.电阻器：原理是通过电阻材料的电阻值限制电流的流动，用于电路的调节和阻抗匹配。

2.电容器：原理是利用电场作用储存电荷，用于能量存储和电路的频率响应调节。

3.电感器：原理是利用电磁感应作用储存磁能，用于滤波和电路的频率响应调节。

4.变压器：原理是通过线圈的磁场耦合实现输入和输出电压的变化，用于电压转换和隔离。

5.二极管：原理是利用半导体的PN结实现单向电流导通，用于电流控制和电路开关。

6.晶体管：原理是利用半导体材料的输运特性实现电流放大，用于信号放大和电路控制。

7.三极管：原理是在晶体管的基础上添加了一个控制接口，实现电流的放大和控制功能。

微波无源器件的研究与应用微波无源器件是目前电子通信领域中应用广泛的一种器件，在天线设计、射频信号放大、高频测量等领域都有着重要的应用。

本文将对微波无源器件的研究与应用进行探讨。

一、微波无源器件的基本原理微波无源器件是指不需要电源驱动和功率放大的微波器件，主要用于信号分配和频率选择。

它采用无源元件的特性，如反射、耦合和分配等，实现微波信号的处理和控制。

这种器件主要有以下几种类型：1. 方向耦合器方向耦合器是一种被广泛应用的无源器件，主要用于频率分配和功率分配。

它的工作原理是将输入信号分为两个输出端，其中一个输出端用于采样，另一个输出端则输出信号的一部分。

2. 功率分配器功率分配器是一种被广泛应用的无源器件，主要用于接收和分配微波信号。

它的工作原理是将一个输入端的信号分为多个输出端，每个输出端的功率相等。

3. 线性耦合器线性耦合器是一种无源器件，主要用于将微波信号在两个传输线之间进行转移，同时可以实现向不同方向的耦合和不同大小的功率分配。

以上三种器件是常用的无源器件，它们共同的特点是不需要电源驱动和功率放大，且具有高度的可靠性和长寿命。

这些特性使得微波无源器件在各种应用场合中具备重要的地位。

二、微波无源器件的应用领域微波无源器件广泛用于天线设计、射频信号放大、高频测量、信号分配和频率选择等领域。

下面分别介绍一下这些应用场景。

1. 天线设计在天线设计中，微波无源器件被广泛应用于辐射模式的测量和角度测量。

人造卫星和通信地面站的收发天线中，均采用方向耦合器、功率分配器和线性耦合器等无源器件，用于实现辐射模式的测量和天线角度的控制。

2. 射频信号放大在射频信号放大中，微波无源器件被广泛应用于射频功率的分配和控制。

由于微波无源器件具有高度的可靠性和长寿命，可以减少系统故障率和维修成本。

3. 高频测量在高频测量领域中，微波无源器件可以用于信号分配和频率选择。

例如，在频率分析和谐波振荡器测量中，需要使用功率分配器将信号分配到多个检测器上进行分析。

常用天线、无源器件汇总！
一、天线原理
1.1天线的定义：
O能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效的接收空间某特定方向来的电磁波的装置。

1.2天线的功能：
O能量转换－导行波和自由空间波的转换；
O定向辐射（接收）－具有一定的方向性。

1.3天线辐射原理
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电场
一一一令1/2波长
---------I-----------
1.4天线参数
u辐射参数
O半功率波束宽度、前后比；
O极化方式交叉极化鉴别率；
O方向性系数、天线增益
O主瓣副瓣旁瓣抑制、零点填充、波束下倾…
u电路参数
O电压驻波比VSW R、反射系数仁回波损耗RL;
7.1衰减器
•0衰减器是二端口互易元件
•0衰减器最常用的是吸收式衰减器．
•0工程中通常使用的是同轴型衰减器，由'1t"型或'T"型衰减网络组成。

•0同轴衰减器通常有固定及可变衰减两种。

•0衰减器主要用千检测系统中控制微波信号传输能量、消耗超额能量，因而扩展信号测量的动态范围，诸如功率计，频谱分析仪，放大器，接收器等。

常用天线和无源器件技术参数天线是将电磁能转换为电信号或将电信号转换为电磁能的一种设备。

无源器件是指不含有源（电源）的电子元件，如电阻、电容、电感等。

在通信领域中，常用的天线和无源器件具有一系列的技术参数，下面将对其进行详细介绍。

1.天线技术参数(1) 增益(Gain)：天线的增益是指天线辐射功率与理想点源辐射功率之比，单位为dBi。

增益越大，天线辐射的信号强度越大，接收到的信号质量也越好。

(2) 频率范围(Frequency Range)：天线的频率范围是指天线能够工作的频带范围。

通常以最小和最大工作频率来表示。

(3)驻波比(VSWR)：驻波比是指由于天线阻抗与信号源或负载阻抗不匹配而产生的反射信号的大小。

驻波比越小，表示天线与信号源或负载的匹配度越好，信号损耗越小。

(4) 角度范围(Vertical and Horizontal Beamwidth)：天线的角度范围是指天线在水平和垂直方向上能够辐射或接收信号的范围。

角度范围越大，表示天线的辐射范围越广。

(5) 前后比(Front-to-Back Ratio)：前后比是指天线在主导方向上的辐射功率与在反向方向上的辐射功率之比。

前后比越大，表示天线在主导方向上的信号强度越大，抗干扰能力越强。

(1) 电阻值(Resistance)：电阻值是指无源器件电阻的数值。

通常用欧姆（Ω）来表示。

(2) 电容值(Capacitance)：电容值是指无源器件电容的数值。

通常用法拉德（F）来表示。

(3) 电感值(Inductance)：电感值是指无源器件电感的数值。

通常用亨利（H）来表示。

(4) 响应频率范围(Frequency Response)：响应频率范围是指无源器件在频率范围内的响应情况。

通常以最小和最大工作频率来表示。

(5) 损耗(Loss)：无源器件的损耗是指无源器件在信号传输过程中产生的能量损失。

损耗越小，信号传输效率越高。

以上是常用天线和无源器件的一些常见技术参数。

常用卫星通信天线介绍天线是卫星通信系统的重要组成部分，是地球站射频信号的输入和输出通道，天线系统性能的优劣影响整个通信系统的性能。

地球站与卫星之间的距离遥远，为保证信号的有效传输，大多数地球站采用反射面型天线。

反射面型天线的特点是方向性好，增益高，便于电波的远距离传输。

反射面的分类方法很多，按反射面的数量可分为双反射面天线和单反射面天线；按馈电方式分为正馈天线和偏馈天线；按频段可分为单频段天线和多频段天线；按反射面的形状分为平板天线和抛物面天线等。

下文对一些常用的天线作简单介绍。

1．抛物面天线抛物面天线是一种单反射面型天线，利用轴对称的旋转抛物面作为主反射面，将馈源置于抛物面的焦点F上，馈源通常采用喇叭天线或喇叭天线阵列，如图1所示。

发射时信号从馈源向抛物面辐射，经抛物面反射后向空中辐射。

由于馈源位于抛物面的焦点上，电波经抛物面反射后，沿抛物面法向平行辐射。

接收时，经反射面反射后，电波汇聚到馈源，馈源可接收到最大信号能量。

图1 抛物面天线抛物面天线的优点是结构简单，较双反射面天线便于装配。

缺点是天线噪声温度较高；由于采用前馈，会对信号造成一定的遮挡；使用大功率功放时，功放重量带来的结构不稳定性必须被考虑。

2．卡塞格伦天线卡塞格伦天线是一种双反射面天线，它由两个发射面和一个馈源组成，如图2所示。

主反射面是一个旋转抛物面，副反射面为旋转双曲面，馈源置于旋转双曲面的实焦点F1上，抛物面的焦点与旋转双曲面的焦点重合，即都位于F2点。

从从馈源辐射出来的电磁波被副反射面反射向主反射面，在主反射面上再次被反射。

由于主反射面的焦点与副反射面的焦点重合，经主副反射面的两次反射后，电波平行于抛物面法向方向定向辐射。

对经典的卡塞格伦天线来说，副反射面的存在遮挡了一部分能量，使得天线的效率降低，能量分布不均匀，必须进行修正。

修正型卡塞格伦天线通过天线面修正后，天线效率可提高到0.7—0.75，而且能量分布均匀。

目前，大多数地球站采用的都是修正型卡塞格伦天线。

几种新型微波无源器件及准八木天线阵列研究几种新型微波无源器件及准八木天线阵列研究引言：随着微波技术的发展，无源器件和天线阵列作为微波领域中的重要组成部分，展现出了广阔的应用前景。

本文将针对几种新型微波无源器件和准八木天线阵列进行研究，旨在探索其原理、特点和实际应用。

一、微波无源器件研究1. 关注点扫描天线关注点扫描天线是一种能够实现电子发射信号的动态调整的无源器件。

其原理是通过改变天线辐射处的电流分布来实现对天线电场方向的控制。

关注点扫描天线具有高方向性、波束调整范围宽、扫描稳定性高等优点，在远程通信、天基雷达等领域具有广泛的应用前景。

2. 纳米技术在微波无源元素中的应用纳米技术是一种能够在纳米级别上进行微小结构设计和制造的前沿技术。

在微波领域，纳米技术被广泛应用于微波无源元素的研究中，如纳米贴片天线、纳米滤波器、纳米模拟电路等。

纳米技术的应用可以有效提高微波无源元件的性能，扩大其应用范围，带来了突破性的进展和创新。

二、准八木天线阵列研究1. 准八木天线基本原理准八木天线阵列是一种利用元素间互作用来实现波束形成和方向调整的阵列。

其原理是通过调节天线元素之间的相位关系和振幅分布来改变阵列的辐射特性。

准八木天线阵列具有高方向性、辐射效率高等特点，在通信、雷达等领域具有重要的应用价值。

2. 准八木天线阵列的设计和优化准八木天线阵列的设计和优化是一个复杂的过程，需要考虑天线元素的布局、阵列尺寸、天线阵列的输入端和输出端的匹配等因素。

同时，通过优化阵列元素的相位和振幅分布，可以获得理想的辐射特性。

针对准八木天线阵列的设计和优化，目前已经提出了多种有效的方法和算法。

结论：几种新型微波无源器件和准八木天线阵列的研究为微波通信和雷达等领域带来了重要的发展机遇。

关注点扫描天线的广泛应用和纳米技术在微波无源元素中的革新，使得微波无源器件的性能和应用范围得到了极大的提升。

准八木天线阵列的设计和优化则为实现高效波束形成和方向调整提供了重要的技术支持。

目录天线 (1)一、天线理论知识 (1)二、天线的选择原则 (18)三、常用天线的分类 (23)天线一、天线理论知识天线是将射频信号转化为无线信号的关键器件，其质量的优良和是否合理使用对无线通信工程的成败起到重要作用。

所以我们必须全面了解天线。

1、天线的方位图：天线辐射电磁波是有方向性的，它表示天线向一定方面辐射电磁波的能力。

反之，作为接收天线的方向性表示了它接收不同方向来的电磁波的能力。

天线方向图的定义：天线辐射的电磁场在一定距离上随空间角坐标分布的图形。

由于电磁场的矢量特征包含了幅度、相位、极化方向等信息，因此，对应有：幅度方向图、相位方向图。

而电磁场的幅度可用场强和功率密度表示，所以，幅度方向图又分为场强方向图和功率方向图。

除非特殊说明，在一般情况下，通常天线方向图指的是功率方向图，幅度以dB为单位。

根据定义，天线的方向图是三维立体图，但实际获得完整的三维方向图是非常困难的。

通常根据天线的结构特点，选择两个或多个特征面测得该平面内的二维方向图如：E面方向图：通过最大辐射方向并与电场矢量平行的平面；水平面方向图（Horizontal）：是指与地面平行的平面内的方向图；垂直面方向图（Vertical）：是指与地面垂直的平面内的方向图。

当天线为垂直极化时，H面近似为水平面，E面近似为垂直面，如果天线为水平极化则情况正好相反。

E面图和H面图只是描述了天线的功率密度的分布情况，但不能定量的反映天线的主要特征。

为了更好的描述天线的方向图，常使用半功率波束宽度、副瓣电平、前后比、第一上副瓣抑制、第一下零点填充等都是描述方向图特征的指标。

2、波瓣：零功率点波瓣宽度：主瓣最大值两边两个零辐射方向之间的夹角。

半功率点波瓣宽度：在E面或H面的等距线上，主瓣最大值两边场强等于最大场强的0.707倍（或一半功率密度）的两辐射方向之间的夹角。

副瓣电平：在E面或H面的等距线上，副瓣最大值与主瓣最大值之比，通常用dB表示。

3DB电桥3db电桥也叫同频合路器，它能够沿传输线路某一确定方向上对传输功率连续取样，能将一个输入信号分为两个互为等幅且具有90°相位差的信号。

主要用于多信号合路，提高输出信号的利用率，广泛应用室内覆盖系统中对基站信号的合路，在这种场所运用效果很好。

二：3DB电桥用处：3DB桥插损是3.2，隔离度也是25，驻波一般。

但是有两个输出口，比如输入两个30输出就是两个27。

3dB电桥的输出口也可随意定，两进一出，一进两出，两进两出，其实都可以，多的一个口接上足够功率的负载就行了。

不接负载的其实也就是出厂就断接了,跟另接负载没什么两样的效果。

但是，对于驻波比要求高的时候只能用3dB。

另外，还要考虑器件的承受功率。

3DB电桥之电桥平衡简述：3DB电桥——电桥平衡就是说最后在中间连的那根导线中没有电流通过 3DB电桥条件是四个电阻的阻值交叉相乘相等的时候就平衡了。

1、电桥平衡：如图是一种特殊结构的电路──直流单臂电桥，R1、R2、R3和R4叫电桥的臂，检流计G接于CD之间称为“桥”。

一般情况下R1、R3两端的电压不相等，即C、D两点间的电势不等，G中有电流通过。

改变R1、R3的大小，可以使UAC=UAD，这时G中无电流通过。

当G中无电流时叫做“电桥平衡”。

2、电桥不平衡：R1,R4看成并联的，R2,R3也看成并联的两者之间是串联R1,R4电阻12/5欧姆R2,R3电阻8/5欧姆，电流I=4/（12/5+8/5）=1AR1,R4上的电压是12/5，R2,R3上的电压是8/5R1的电流是2/5A，R2的电流是3/5A，R1的电流是4/5A，R1的电流是1/5AG上的电流等于 R1上的电流I1减去R2上的电流I2Ig=I1-I2=2/5-3/5=-1/5所以G上的电流是1/5AR1的电流应该是2/5，R2的电流应该是4/5，R3的电流应该是1/5，R4的电流应该是3/5Ig=I1-I2=2/5-4/5=-2/5G上的电流是2/5A 三.3DB电桥平衡条件：利用电桥测量电阻的过程，就是调节R1、R2、R3使电桥达到平衡条件的过程，而平衡与否由电流计来判断。

无源器件
无源器件是指在没有外部电源的情况下，能够对电信号进
行控制、处理或传递的器件。

这些器件不需要电源来工作，而是利用电路中的能量进行操作。

以下是常见的无源器件：
1. 电阻器：用于限制电流流动的器件。

它们通过阻碍电流
的流动来控制电路中的电压和电流。

2. 电容器：能够储存电荷的器件。

电容器由两个导体间隔
开一层绝缘材料组成，当电压施加在电容器上时，电荷会
储存在导体之间的电场中。

3. 电感器：能够储存电能的器件。

它们由线圈组成，当电
流通过线圈时，会产生磁场，进而储存电能。

4. 变压器：用于改变交流电压的器件。

变压器由两个或更多的线圈组成，通过电磁感应原理，将输入电压转换为不同的输出电压。

5. 滤波器：用于滤除电路中的噪声和杂波的器件。

它们通过利用电容器和电感器的性质，在电路中引入滤波效应。

这些无源器件在电子电路设计中起着重要的作用，能够实现信号处理、功率转换和电路保护等功能。

无源天馈分布设备无源天馈分布系统为信号源通过耦合器、功分器等无源器件进行分路，经由馈线将信号尽可能平均地分配到每一付分散安装在建筑物各个区域的低功率天线上，从而实现室内信号的均匀分布，解决室内信号覆盖差的问题。

系统组成的主要器件
1、馈线：有1／4"、1／2"、1／2"超柔、7／8"等多种规格，主要使用1／2"和7／8"两种馈线。

2、无源器件：主要有功分器、耦合器、衰减器、负载、连接头等。

3、室内天线：主要使用挂墙和及顶的小型低增益室内天线。

4、对于线路损耗严重的系统还可加装干线放大器。

器件特性总体要求：损耗、驻波比、体积尽量小并且易于安装。

带内平坦峰-峰值小于2dB。

连接头
另外，N型和DIN型连接头应具有可连接1／4"馈线、1／2"馈线、 1／2"超柔馈线、7／8"馈线等各种馈线的多种型号。

功分器：用于将信号平均分配到2、3或4路支路上。

另外还有20dB、30dB等多种耦合比的耦器以及可调的耦合器，技术指标要求与表中所列一致。

合路器：用于将几路信号（同频段）合成为一路信号。

另外，还有用于将900MHz和1800MHz频段信号合成为一路信号的双频段合路器。

衰减器：用于衰减多余的信号强度，一般用于对输入信号强度有限制的室内型直放器、有源信号分布系统和室内光纤信号分布系统。

另外，还有可调衰减量的衰减器，技术指标要求与上表基本一致。

负载：用于吸收无源器件上未使用端口的信号功率。

室内天线。

常用天线和无源器件技术参数汇总天线是无线通信系统中重要的组成部分，它通过发射和接收电磁波来实现无线信号的传输。

无源器件则是在电路中不需外加电源的元器件，如电阻、电容、电感等。

下面将对常用天线和无源器件的技术参数进行详细介绍。

1.天线参数：(1) 增益(Gain)：指天线相对于理论上的理想点源天线的增益。

增益越高，天线辐射能力越强。

单位为dBi（相对于理论点源天线的增益）或dBd（相对于半波子天线的增益）。

(2) 方向性(Directivity)：指天线辐射或接收信号的能力在各个方向上的分布。

一般用功率密度图或辐射图来表示。

(3) 频率(Frequency)：指天线设计的工作频段。

在选择天线时，要确保其频率范围覆盖所需的工作频段。

(4) 阻抗(Impedance)：天线的阻抗要与系统中其他组件的阻抗匹配，以达到最高效率。

(5) 极化方式(Polarization)：天线的电磁波辐射方向与地面平面之间的夹角。

常见的极化方式有水平极化、垂直极化和圆极化。

2.无源器件参数：(1) 电阻(Resistance)：电阻是物质对电流流动的阻碍程度的量度。

单位为欧姆（Ω）。

(2) 电感(Inductance)：电感是导线或线圈储存磁能的能力。

单位为亨利（H）。

(3) 电容(Capacitance)：电容是电荷存储的容量。

单位为法拉（F）。

(4) 系统带宽(System bandwidth)：在无源器件应用中，系统带宽指的是可以通过无源器件的频率范围。

(5) 衰减(Dissipation)：衰减是指电能从无源器件中转化为其他形式的能量，如热能。

它的单位为瓦特（W）。

(6) 第一峰返波损耗(Insertion loss)：第一峰返波损耗是指无源器件引起的信号损耗。

单位一般为分贝（dB）。

(7) 耐压(Voltage rating)：无源器件的耐压表示可以承受的最高电压。

单位为伏特（V）。

(8) 温度系数(Temperature coefficient)：无源器件参数随温度变化的程度。