天线基础知识与原理(NEW)

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。

第一讲天线的基础知识发射电磁波所用的导线，在无线电通信中一般叫做“发射天线”。

高频电磁波在空中流传，如遇着导体，就会发生感觉作用，在导体内产生高频电流，使我们能够用导线接收来自远处的无线电信号。

接收电磁波所用的导线，一般叫做“接收天线”。

任何导线都能够作为发信天线和接收天线。

高频电子设备中每一段导线都可能向外发射电磁波，敏捷的收信机中每一段导线都可能拾取空中的各样电磁波所以需要采纳各种的障蔽举措！免得不该有的“天线”接收到扰乱信号！不一样形状、尺寸的导线在发射和接收某一频次的无线电信号时，效率相差好多，所以要获得理想的通信成效，一定采纳适合的天线才行！天线影响无线电通信成效的主要原由有极化方向、方向特征、阻抗般配、辐射效率和频带宽度等。

天线的输入阻抗输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。

天线与馈线的连结，最正确情况是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特征阻抗，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次的变化比较缓和。

天线的般配工作就是除去天线输入阻抗中的电抗重量，使电阻重量尽可能地凑近馈线的特征阻抗。

般配的好坏一般用四个参数来权衡即反射系数，行波系数，驻波比和回波消耗，四个参数之间有固定的数值关系，使用那一个纯出于习惯。

在我们平时保护中，用的许多的是驻波比和回波消耗。

一般挪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到无量大之间。

驻波比为1，表示完整般配；驻波比为无量大表示全反射，完整失配。

在挪动通信系统中，一般要求驻波比小于，但实质应用中VSWR应小于。

过大的驻波比会减小基站的覆盖并造成系统内扰乱加大，影响基站的服务性能。

2.回波消耗：它是反射系数绝对值的倒数，以分贝值表示。

回波消耗的值在0dB3.的到无量大之间，回波消耗越大表示般配越差，回波消耗越大表示般配越好。

4.表示全反射，无量大表示完整般配。

在挪动通信系统中，一般要求回波消耗大于14dB。

（完整word版）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。

天线的基础知识及应用1、天线的简介天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介（通常是自由空间）中传播电磁波，一般天线都具有可逆性，即同一种天线既可用作来做发射天线，也可用来作为接收天线。

凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。

众所周知，天线是无线通信、广播、导航、雷达、测控、微波遥感、天文和电子对抗等各种民用和军用无线电系统必不可少的设备之一。

随着信息时代的到来，我们几乎天天都看得见天线，也正在使用天线带来的各种无线信号，如电视塔上的电视发射天线、移动电话基站塔上的通信天线、无时不在的4G还有正在普及中的5G手机内置天线、大型卫星通信地面站天线、全球定位系统（北斗、GPS 等）接收天线、各种智能穿戴、IOT设备的内置天线等等---天线究竟是一根什么样的“线”，为什么会如此彻底地改变我们的生活？其实，天线之所以牛逼，就是因为电磁波牛逼。

2、天线的历史1987年德国青年学者海因里希·赫兹（Heinrich R. Hertz）的著名实验证实了电磁波的存在，他当时所用的电偶极子谐振器就是最早的发射天线，因此天线发明至今还只有130年左右的历史。

1888年，29岁的亚历山大·波波夫得知德国物理学家赫兹发现电磁波的消息后，这位曾经立志推广电灯的年轻科学家对朋友们说：“我用毕生的精力去安装电灯，对于广阔的俄罗斯来说，只不过照亮了很小的一角：假如我能指挥磁波，那就可以飞越整个世界！”于是，他埋头研究，1896年，终于在相距20m的建筑物之间传送了一份电报，电文就是Heinrich Hertz，无线电天线由此而问世。

无线电开创初期主要使用的是火花式发射机，工作频率主要集中在米波和微波频率。

当今，天线技术已具有成熟科学的许多特征，但它仍然是一个富有活力的技术领域。

主要发展方向是：多功能（一副天线代替多副天线）、智能化（提高信息处理能力）、小型化、集成化以及高性能化（宽频带、高增益、低交叉极化等）。

天线基础知识与原理天线是将电磁波能量从传输线（如电缆）转移到自由空间（如空气）中的器件。

它是无线通信系统中至关重要的组成部分，用于发送和接收无线信号。

天线的设计和原理对通信系统的性能具有重要影响。

天线的基本原理是通过电流激励器件使其发射或接收电磁波。

当电流通过天线时，会在天线上产生电磁场。

根据电磁场分布的不同，天线可以被分为不同的类型。

例如，一根直立的导体（如铜线）可以作为零度天线或全向天线使用，这意味着它能够在水平方向上发射或接收相同的信号强度。

另一个例子是定向天线，它可以集中发射或接收能量到特定方向。

天线的性能由几个关键参数决定。

其中一个是频率响应，也称为带宽。

天线应该在指定的频率范围内能够有效地工作。

另一个参数是增益，表示天线相对于理想的点源天线的增加或减少的能量。

增益可以用于改善信号传输和接收的效果。

其他重要的参数包括波束宽度、极化方式、输入阻抗等。

天线设计的关键是通过调整天线的几何形状和尺寸来满足特定的需求。

一种常见的天线类型是偶极子天线。

它由两根平行的导体构成，通常以半波长的长度排列。

偶极子天线适用于宽带应用，可以在几个频段上工作。

另一种常见的天线类型是微带天线，它采用薄片状的天线元件，并用绝缘基板支持。

微带天线适用于小型设备和集成电路上的应用，可以在不同的频率范围内工作。

天线的工作原理与物理学中的电磁波理论相关。

根据麦克斯韦方程组，电磁波由电场和磁场组成，并以光速传播。

当电流通过天线时，会产生电场和磁场的变化，并以电磁波的形式辐射出去。

电场和磁场的分布取决于天线的几何形状和电流分布。

天线的电磁辐射主要通过两种机制实现：辐射和导波。

辐射是指电磁波以空间波的形式传播，可以远离天线和传输线。

导波是指电磁波沿着天线和传输线传播，类似于输送能量的导线。

在不同的频率范围内，两种机制的相对重要性会有所不同。

要理解天线的基础知识，还需要了解一些天线的相关概念。

例如，VSWR（电压驻波比）是用于衡量天线和传输线之间匹配的参数，主要影响信号的传输效率。