天线理论基础

环测威官网：/接收天线以无线电，电视或无线电话信号的形式捕获电磁辐射。

在距接收天线一定距离处- 例如无线电台或电视台- 原始声音和/或图像被转换成电信号并通过发射天线发出。

这与接收天线相反，尽管两者可能看起来相同。

根据您发送或接收的信号频率以及发射和接收天线的方向，高度和功率等因素，需要调整天线的尺寸，形状和设计以获得最佳性能。

对于这种现象的简单示例，可以考虑典型AM / FM 无线电使用的两种不同天线。

对于88至108 MHz频率范围内的FM广播接收，大多数无线电都配备了一个外部安装的伸缩杆天线，可以旋转以最好地捕获FM电台。

然而，用于在540kHz至1.705MHz频率范围内进行AM广播接收的天线通常是位于内部的铁氧体棒，其上缠绕有细线。

基本思想是天线的设计受其意图接收的信号的影响。

环测威官网：/常见的天线理论为了更好地理解天线设计，了解以下常见的天线属性和理论是有帮助的。

∙方向性：天线设计中需要考虑的基本属性是天线的方向性- 或测量其辐射方向的指向。

理论上，全向天线具有零方向性，而发送或接收在一个方向上聚焦的信号的天线将具有更高的方向性。

∙通常，像偶极天线这样的较小的电天线具有较低的方向性。

对于具有高方向性的天线，可以考虑那些尺寸为几个波长的天线，如卫星或喇叭天线。

∙3DBF：三维波束成形- 或3DBF - 是一种在发送或接收信号时考虑仰角和方位角以确保最佳到达角度的方法。

在动态3DBF中，广播信号天线自动倾斜到预期用户的位置。

∙天线增益：天线增益表示天线在假设相同情况下与理想天线相比在特定方向上发送或接收的信号强度。

对于您知道信号始发方向的电视天线，您需要一个高增益天线。

但是，对于可以连接到任意数量卫星的移动GPS天线，您需要一个增益相对较低的天线。

一、电磁波传播基础知识1、无线电波的定义无线电波是一种信号和能量的传播形式，在传播过程中，电场和磁场在空间中相互垂直，且都垂直于传播方向。

2、无线电波的传播方向正交特性；电生磁，磁生电。

3、无线电波的波长、频率及传播速度的关系关系：=cf λ，其中λ为波长，c为光速，f 为工作频率。

在相同的介质中，不同工作频率下，天线的工作波长不同。

4、 无线电波的极化定义：无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律变化，这种现象称为无线电波的极化。

无线电波的极化是由电场矢量在空间运动的轨迹确定的。

如果电波的方向垂直于地面，称为垂直极化波；如果电波的方向平行于地面，称为水平极化波圆极化<-椭圆极化->线极化左旋，右旋；垂直，水平二、天线的基础知识天线作为无线电的发射和接收设备影响信号强度和质量的重要设备。

1、天线的定义能够有效地向空间某特方向辐射电磁波或能够有效地接收空间某特定方向来的电磁波的装置。

2、天线半波振子定义：半波振子是天线的基本辐射单元，波长越长，天线半波振子越大。

3、天线组成部分辐射单元，反射板，功率分配网络，封装防护4、天线的电气性能（1）天线增益定义：值天线在某一规定方向上的辐射功率通量密度于参考天线（通常采用理想点源）在相同输入功率时最大辐射功率通量密度的比值。

说明：增：增加，益：好处；一般增益在电子科学中都代表放大多少，所以增益代表的是对信号的能量集中程度和转换效率。

（2）天线辐射方向图定义：用来表述天线在空间各个方向上所具有的发射和接收电磁波的能力。

说明：从二维两个角度，水平面与垂直面，垂直面能量被集中在某一空间高度内，水平面宽度的缩小。

因此天线增益是天线选型中的重要性指标，选择合适增益天线，即能保障信号的强度及天线的安装条件。

（3）波束宽度定义：也称半功率波束宽度（3dB波束宽度），在方向图主瓣范围内，相对最大辐射方向功率密度下降至一半时的角域宽度。

（4）天线工作频率无论天线还是其他通信产品，总是在一定的频率范围（频率宽度）内工作，其取决于指标的要求。

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。

2天线基础知识关于本章2.1 天线的分类2.2 天线角度2.3 天线增益2.4 接收灵敏度2.5 波瓣宽度2.1 天线的分类天线是一种用来发射或接收无线电波的设备，是WLAN网络的重要组成部分。

按水平方向图特性划分按照水平方向图的特性划分，可以把天线分为以下几种类型：●全向天线：–全向天线在水平面内的所有方向上辐射出的电波能量都是相同的，但在垂直面内不同方向上辐射出的电波能量是不同的。

–方向图辐射类似白炽灯辐射可见光，水平方向上360度辐射。

●定向天线–定向天线在水平面与垂直面内的所有方向上辐射出的电波能量都是不同的。

–方向图辐射类似手电筒辐射可见光，朝某方向定向辐射，相同的射频能量下可以实现更远的覆盖距离，但是是以牺牲其他区域覆盖为代价的。

●智能天线–智能天线在水平面上具有多个定向辐射和1个全向辐射模式。

–天线以全向模式接收终端发射的信号；智能天线算法根据接收到的信号判断终端所在位置，并控制CPU发送控制信号选择最大辐射方向指向终端的定向辐射模式。

按照极化方式划分按照极化方式划分，可以分为单极化天线和双极化天线。

单极化和双极化在本质上都是线极化方式，通常有水平极化和垂直极化两种。

●单极化天线：接收、发送是分开的两根天线，一根天线中只包含一种极化方式。

无线信号是水平发射水平接收或垂直发射垂直接收。

故需要更多的安装空间和维护工作量。

●双极化天线：接收、发送是一根天线，一根天线中包含垂直和水平两种极化方式。

2.2 天线角度天线角度是指天线分别与正北和水平两方向形成的夹角，分别为方位角与下倾角。

天线按照方向性分为全向天线和定向天线，全向天线是水平面上360°发射或接收信号，故一般情况下所说的天线角度是指定向天线的方位角和下倾角，如图2-1所示。

天线角度与天线增益有关：角度越小，增益越大。

但在选择增益指标时并不是越高越好，关键在于满足信号覆盖要求。

一般可通过调节天线方位角和下倾角的方法，可以控制天线信号覆盖范围。

天线基础知识1、前后比方向图中，前后瓣最大值之比称为前后比，记为 F / B 。

前后比越大，天线的后向辐射（或接收）越小。

前后比F / B 的计算十分简单------F / B = 10 Lg {（前向功率密度）/（后向功率密度）}对天线的前后比F / B 有要求时，其典型值为（18 ~ 30）dB，特殊情况下则要求达（35 ~ 40）dB.2、增益增益是指：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。

3、波瓣宽度方向图通常都有两个或多个瓣，其中辐射强度最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣。

参见图1.3.4 a , 在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低 3 dB（功率密度降低一半）的两点间的夹角定义为波瓣宽度（又称波束宽度或主瓣宽度或半功率角）。

波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。

还有一种波瓣宽度，即 10dB波瓣宽度，顾名思义它是方向图中辐射强度降低 10dB （功率密度降至十分之一）的两个点间的夹角，见图1.3.4 b .4、天线的输入阻抗Z in定义：天线输入端信号电压与信号电流之比，称为天线的输入阻抗。

输入阻抗具有电阻分量R in 和电抗分量X in ，即Z in =R in +j X in 。

电抗分量的存在会减少天线从馈线对信号功率的提取，因此，必须使电抗分量尽可能为零，也就是应尽可能使天线的输入阻抗为纯电阻。

移动通信天线基础知识移动通信天线基础知识1. 简介2. 天线分类2.1 按形式分类- 线性极化天线：根据振子的形式可以分为直立式天线（如全向天线）和倾斜式天线。

- 圆极化天线：包括左旋圆极化天线和右旋圆极化天线。

- 方波天线：常见的方波天线有方略天线和叶片天线。

2.2 按频率分类- 宽带天线：适用于多频段通信系统，如移动通信中的多频段天线。

- 窄带天线：适用于单频段通信系统，如无线电通信。

2.3 按功能分类- 发射天线：将射频信号转化为电磁波进行发射。

- 接收天线：将接收到的电磁波转化为射频信号进行接收。

3. 天线工作原理天线的工作原理基于电磁波的传播和辐射，其主要过程分为辐射和辐射场。

3.1 辐射过程天线通过电流或电压激励，产生电场和磁场，并将电磁能量转化为电磁波进行辐射。

辐射过程受到天线的结构、材料、频率等因素的影响。

3.2 辐射场辐射场是指电磁波在空间中的传播情况，包括辐射方向性、辐射功率等参数。

天线的辐射场性能直接影响通信质量和覆盖范围。

4. 天线性能参数4.1 增益天线增益是天线发射或接收信号强度的比较值，一般以dBi（dB与基准天线相比）或dBd（dB与标准偶极子天线相比）为单位。

4.2 方向性天线方向性是指天线在空间中辐射电磁波的方向特性，可以分为全向性和定向性天线。

全向性天线在水平方向上具有均匀的辐射特性，而定向性天线在特定方向上具有较高的辐射能力。

4.3 驻波比天线驻波比是指天线系统中传输线的阻抗与输入阻抗之比，用于评估天线系统的匹配性能，影响信号传输的效率和质量。

4.4 带宽天线带宽是指天线在有效工作状态下的频率范围，对于宽带通信系统而言，带宽越宽，支持的频段越多。

5. 天线安装要点5.1 安装高度天线的安装高度对于信号传输和接收具有重要影响，一般需考虑建筑物高度、障碍物遮挡、传输距离等因素。

5.2 天线方位角天线方位角是指天线指向的水平方向角度，与基站或通信目标的相对方向有关，需要根据具体需求进行调整。

1、dBi 表示天线增益是方向天线相对于全向辐射器的参考值，dBd是相对于半波振子天线参考值；
2、在线性天线中，由于地面影响较大，都采用垂直面和水平面作为主平面。

在面型天线中，则采用E平面（即电场矢量与传播方向构成的平面）和H平面（磁场矢量与传播方向构成的平面）作为两个主平面。

3、在方向图中，包含所需最大辐射方向的辐射波瓣叫天线主波瓣，也称天线波束。

主瓣之外的波瓣叫副瓣或旁瓣或边瓣，与主瓣相反方向上的旁瓣叫后瓣。

（1）零功率波瓣宽度，指主瓣最大值两边两个零辐射方向之间的夹角。

（2）半功率点波瓣宽度，指最大值下降到0.707（即下降3dB)点的夹角。

（3）副瓣电平，指副瓣最大值和主瓣最大值之比。

（4）前后比，天线的后向180°±30°以内的副瓣电平与最大波束之差，用正值表示。

一般天线的前后比在18～45dB之间。

（5）端口隔离度，对于多端口天线，如双极化天线、双频段双极化天线，收发共用时端口之间的隔离度应大于30dB。

双频段圆极化天线的隔离
度应大于16dB。

4、高增益普通全向天线的最大增益在10.5-11dBi之间。

5、Friss传输公式：
将发射天线增益，接收天线增益，发射功率，接收功率以及收发点之间的距离联系了起来。