天线基础知识
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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。
天线的基础知识(2009-05-17 22:14:38)1 天线工作原理及作用是什么?天线作为无线通信不可缺少的一部分,其基本功能是辐射和接收无线电波。
发射时,把高频电流转换为电磁波;接收时,把电滋波转换为高频电流。
2 天线有多少种类?天线品种繁多,主要有下列几种分类方式:按用途可分为基地台天线(base station antenna)和移动台天线(mobile portable antennas),还有就是手持对讲机用的天线(handhold transceiver antennas)。
基地电台俗称棒子天线;车载天线俗称苗子;手台天线由于绝大部分是橡胶外皮的因此俗称橡胶天线或橡胶棒儿。
按工作频段可划分为超长波、长波、中波、短波、超短波和微波。
按其方向可划分为全向和定向天线。
3 如何选择天线?天线作为通信系统的重要组成部分,其性能的好坏直接影响通信系统的指标,用户在选择天线时必须首先注重其性能。
具体说有两个方面,第一选择天线类型;第二选择天线的电气性能。
选择天线类型的意义是:所选天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求;选择天线电气性能的要求是:选择天线的频率带宽、增益、额定功率等电气指标是否符合系统设计要求。
因此,用户在选择天线时最好向厂家联系咨询或在往上对比分析其技术指标。
4 什么是天线的增益?增益是天线的主要指标之一,它是方向系数与效率的乘积,是天线辐射或接收电波大小的表现。
增益大小的选择取决于系统设计对电波覆盖区域的要求,简单地说,在同等条件下,增益越高,电波传播的距离越远,一般基地台天线采用高增益天线,移动台天线采用低增益天线。
5 什么是电压驻波比?天线输入阻抗和馈线的特性阻抗不一致时,产生的反射波和入射波在馈线上叠加形成的磁波,其相邻电压的最大值和最小值之比是电压驻波比,它是检验馈线传输效率的依据,电压驻波比小于1.5,在工作频点的电压驻波比小于1.2,电压驻波比过大,将缩短通信距离,而且反射功率将返回发射机功放部分,容易烧坏功放管,影响通信系统正常工作。
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。
引言概述:天线设计是无线通信领域中非常重要的一部分。
随着无线通信技术的不断发展和应用需求的增加,天线设计也变得越来越重要。
本文将介绍如何入门天线设计,并提供一些实用的技巧和建议。
正文内容:一、了解天线基础知识1. 学习天线的基本原理和工作原理,包括辐射机制、功率传输和接收信号。
深入了解天线参数,如增益、方向性和频率响应等。
2. 研究不同类型的天线,包括单极天线、双极天线和多极天线等。
了解它们的优缺点和适用场景,以及不同频率的选择。
3. 学习天线设计中常见的工具和软件,如天线模拟软件和测试设备。
掌握使用这些工具进行天线设计和测试的方法。
4. 了解天线设计中的一些基本概念和标准,如驻波比、频带宽度和效率等。
掌握如何计算和优化这些参数以满足设计要求。
5. 通过阅读相关的学术论文和专业书籍,了解天线设计领域的最新进展和研究方向。
参加相关的学术会议和研讨会,与领域专家交流和学习。
二、掌握天线设计流程1. 定义设计目标和需求,包括频率范围、增益要求和方向性要求等。
根据实际应用场景,确定天线的物理尺寸和材料选择。
2. 使用天线模拟软件进行初始设计,根据设计目标和需求,选择合适的天线结构和参数。
进行电磁仿真和优化,以满足设计要求。
3. 制作和测试原型天线,包括选取适当的材料和制作工艺。
使用天线测试设备进行性能测试,如增益、工作频率和方向图等。
4. 根据测试结果,对原型天线进行调整和优化。
通过修改天线结构或参数,进一步改善性能和满足设计要求。
5. 进行天线的性能评估和验证,包括频率响应、辐射效率和阻抗匹配等。
与实际应用场景进行对比和测试,确保天线的性能和可靠性。
三、了解常见的天线设计技巧和优化方法1. 使用多个发射和接收元素,以增加天线的增益和方向性。
选择合适的阵列结构和波束控制方法,优化天线的辐射特性。
2. 针对特定应用场景,使用宽带天线设计方法,以实现更宽的工作频带。
采用匹配网路和调频器件,以确保天线在整个频率范围内的性能稳定。
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。
天线知识培训一、天线基本原理天线是无线通信系统中的重要组成部分,负责将电磁波传输和接收。
天线能够将电流元转换为电磁波,或者将电磁波转换为电流元。
其基本原理基于电磁波的传播和辐射。
二、天线类型与用途1. 按照工作频段:可分为超长波、长波、中波、短波、超短波以及微波等类型。
2. 按照方向性:可分为全向和定向天线。
3. 按照增益:可分为无源和有源天线。
4. 按照结构:可分为线天线和面天线。
不同类型的天线有不同的用途,例如长波天线用于通信和导航,短波天线用于电报通信和广播,超短波天线用于电视、雷达和移动通信等。
三、天线参数与性能1. 阻抗:天线的输入阻抗应与信号源的输出阻抗相匹配,以实现最佳传输效果。
2. 方向图:表示天线接收和辐射电磁波的方向和强度。
3. 增益:表示天线辐射或接收电磁波的能力,与天线的尺寸、形状和材料有关。
4. 带宽:表示天线的工作频率范围。
5. 极化:表示电场矢量的方向,影响着天线的性能。
四、天线辐射与传播天线的辐射原理是将电磁能转化为向空间发散的电磁波,或者将空间中的电磁波转化为电流元。
电磁波在传播过程中受到各种因素的影响,如空气阻力、地面反射等,形成不同的传播模式。
五、天线材料与工艺天线的材料和工艺对其性能有着重要影响。
常用的天线材料包括铜、铝、铁等金属材料,以及塑料、陶瓷等非金属材料。
工艺方面,需要考虑天线的精度、防腐、防水等因素。
六、天线设计与优化天线的设计过程需要考虑诸多因素,如阻抗匹配、增益、方向图、极化等。
现代计算机辅助设计软件的应用使得天线的优化设计成为可能,通过对天线结构、尺寸和材料等因素的调整,可以得到最佳的性能表现。
七、天线测量与调试天线的性能需要通过实际测量来评估。
测量内容包括阻抗、方向图、增益、极化等。
一旦发现性能不佳,需要进行调试,调整天线的结构、尺寸或工作参数等,以实现最佳性能。
八、天线干扰与防护天线在使用过程中可能会受到各种干扰,如其他电磁波的干扰、雷电的袭击等。
天线的基本知识天线是无线通信中的重要组成部分,其作用是将电信号转换为电磁波进行传输或接收。
天线是无线通信系统中的关键元件,其性能直接影响到通信质量和距离等因素。
下面将介绍天线的基本知识。
一、天线的定义和作用天线是一种用于发射或接收电磁波的装置。
在无线通信中,天线的作用是将电信号转换为电磁波发射出去,或者将接收到的电磁波转换为电信号进行处理。
天线在无线通信系统中起着桥梁的作用,连接着发射机和接收机之间的电信号与电磁波之间的转换。
二、天线的基本原理天线的工作原理是基于电磁学的知识。
当电流通过天线时,会在天线附近产生电磁场。
这个电磁场会随着电流的变化而产生变化,从而形成电磁波并辐射出去。
当接收到的电磁波通过天线时,会在天线上感应出电流,从而实现电磁波到电信号的转换。
三、天线的结构和类型天线的结构形式多种多样,常见的有单极天线、双极天线、方向天线、全向天线等。
单极天线是指由一个导体构成的天线,常见的有垂直天线和水平天线。
双极天线是由两个导体构成的天线,常见的有偶极子天线和环形天线。
方向天线是指天线辐射或接收信号的主要方向是有限的,适用于需要指向性传输的场景。
全向天线是指天线辐射或接收信号的主要方向是全方向的,适用于需要全向传输的场景。
四、天线的性能指标天线的性能指标主要包括增益、方向性、频率响应、波束宽度、驻波比等。
增益是指天线在某个方向上辐射或接收信号的能力,是衡量天线性能好坏的重要指标。
方向性是指天线在某个方向上辐射或接收信号的能力相对于其他方向的能力。
频率响应是指天线在不同频率上的辐射或接收信号的能力。
波束宽度是指天线主瓣辐射功率下降到峰值功率的一半所对应的角度范围。
驻波比是指天线输入端的驻波比,用来衡量天线和传输线之间的匹配程度。
五、天线的应用领域天线广泛应用于无线通信、卫星通信、雷达、无线电广播、电视、导航系统等领域。
在无线通信中,天线是移动通信、无线局域网等系统中的重要组成部分,直接影响通信质量和距离。
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。
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。
天线基本知识点总结引言天线作为无线通信系统中的重要组成部分,起着收发电磁波信号的重要作用。
它的性能直接影响到无线通信系统的传输质量和覆盖范围,因此对天线的基本知识进行深入了解对于理解和设计无线通信系统至关重要。
一、天线的基本概念1. 天线的定义天线是指用于传输和接收无线电波的设备,通常由一个或多个导体制成。
它可以将射频信号转换成电磁波,或者将电磁波转换成射频信号,是无线通信系统中不可或缺的组成部分。
2. 天线的主要功能天线主要功能是将射频信号转化为电磁波并进行辐射,或者将接收到的电磁波转化为射频信号。
其次,天线还具有指向性和增益调节的功能。
3. 天线的分类根据使用场景和结构特点,天线可以分为室内天线和室外天线;根据辐射方式,天线可以分为定向天线和非定向天线;根据频段,天线可以分为宽频天线和窄带天线。
二、天线的基本参数1. 天线的增益天线的增益是指天线在特定方向上辐射功率与参考天线(一般为同种条件下的理想点源天线)辐射功率之比。
增益值越大,天线的辐射方向性越强,传输距离越远。
2. 天线的方向特性天线的方向特性是指天线在空间中辐射电磁波的方向分布规律。
根据辐射特性,天线可以分为全向天线和定向天线。
全向天线在水平方向上的辐射方向性最小,而定向天线在特定方向上的辐射方向性最大。
3. 天线的频率特性天线的频率特性是指天线在不同频率下的辐射特性和阻抗匹配情况。
由于不同频率下的波长不同,因此同一天线在不同频段下的辐射特性和阻抗情况会有所不同,需要进行频率特性的设计和匹配。
4. 天线的阻抗天线的阻抗是指天线在工作频率下的输入阻抗。
天线的阻抗匹配对于信号的传输和接收至关重要,需要根据工作频率进行设计和调整。
阻抗匹配不佳会导致信号的反射和损耗,影响通信质量。
5. 天线的带宽天线的带宽是指天线在一定范围内能够正常工作的频率范围。
天线的带宽需要根据具体应用场景来选择,以保证在不同频率下的正常工作和性能表现。
三、天线的设计原理1. 天线的辐射原理天线的辐射原理是天线将射频信号转换成电磁波并进行辐射的物理过程。
天线基础知识天线基础知识天线在无线电通信技术中是起到发射或接收电磁波的作用,天线性能的优良与否,往往在无线通信中起到事半功倍的作用。
从原理上讲,发射天线和接收天线是互易的,但在实际应用中还是有差别的。
一副在某一段频率上发射性能优良的天线,一定也是在该段频率上接收性能优良的接收天线,但随便一条能接收的天线,却不一定也是优良的发射天线。
大部分研究和讨论天线的文章、资料都偏重于发射方面,其实,关于天线的接收方面也有很大的考究,这一点,对我们侧重无线电接收的爱好者来说,往往显得尤为重要。
一般来说(除了发射和接收共用的天线),发射天线为了突出和强调发射效果,往往采用谐振天线(窄带天线),而接收天线却往往采用非谐振天线(宽带天线),即使接收天线回路在某些频率上存在谐振,但天线回路衡量谐振程度的品质因数(Q值)还是比较低的,这样的天线基本上可以看成是非谐振天线。
如果用想同一条天线来完成全波段接收,包括V/U波段,甚至到1G以上频率的接收,最好是选择一些厂家经过专门设计的宽带天线,有些宽带天线可以工作在500KHz-1500MHz的频率范围内,但宽带天线(非谐振天线)接收弱信号的效果总是不如窄带天线(谐振天线)。
至于随便拿来一条几米长的导线或是其它的天线充当全频天线来搞全频接收,肯定不会有好的效果。
衡量一个天线发射和接收性能的优劣,主要有这样几个技术指标。
一、天线效率天线效率和架设天线的导体材质、天线形状、工作频率、天线长度、天线架设高度有关。
1、天线材质尽量选择导电性能好、电阻率低的金属材料,如银、铜、铝等。
由于银线材的成本太高,所以实际应用中最好选择电工纯铜线.由铜矿石冶炼后,除去杂质,尤其要减少氧化物,再通过电解后得到电解铜,然后拉成丝。
这种电工纯铜的杂质少,电阻率很低。
一些正规国营电线厂生产的电线和漆包线都属于这类线材。
现在市场上还常常见到一些乡镇企业或个体户用回收的废旧铜冶炼后(再生铜)生产的电线,这种铜线材所含杂质较多,电阻率也较大,如果用这种线材制做天线时,天线的效果不会很好,往往还会增大接收时的白噪声,不利于弱信号的接收。
用各种线材制作天线时,截面大的线材接收效果好于截面小的线材。
由于高频信号的集肤效应,同样截面时,多股线材的接收效果好于单股线材。
铝材料一般在制作八木天线时用的较多。
2、天线的形状为了提高天线的效率,往往在不同波段采用不同形状的天线,LW段以长线天线为主,MW段以长线天线和环状天线为主,SW段以长线天线、偶极天线和八木天线为主,FM段和V/U波段以八木天线和鞭状天线为主,800M以上的微波段以板状天线和抛物面天线为主。
3、工作频率工作于不同频率的天线,其效率也是不同的,天线的效率一般都随工作频率的提高而增加,高频天线的效率一般都高于低频天线。
有资料表明:长波天线的效率为10%—40%,中波天线的效率为70%—80%,短波天线的效率为90%—95%,超短波(FM、V、U)和微波天线的效率为95%—99%。
4、天线的长度当天线的有效长度接近其工作频率半波(1/2波长)的正整数倍时,天线的效率较高,若这个倍数增加时,天线的效率还会进一步提高,但波长数(天线长度)的增加与效率的提高不是成正比关系。
环型天线的直径增加时,天线效率会提高,环型天线的圈数增加时,天线的效率也会进一步提高。
抛物面天线的直径增加时,天线效率的提高会更明显。
5、架设高度一般来说,天线架设得越高其效果越好,当然这个高度是相对的,实际架设时还要根据环境和架设的成本投资来取舍。
但接收天线在 V 段以上频率使用时,并不是架设得越高越好,这是因为V段以上的频率,其场强在空间的垂直分布是不均匀的,有时天线位置架设得低一点的效果反而好于高处的效果。
天线是FMDX的耳朵,微弱的电波从天线经过馈线进入接收机,才能让我们听到远方电台的声音。
一个接收系统的好坏,天线占了一半。
我们希望天线能有高的增益,把微弱的信号变得响亮,我们希望天线能有一定的选择能力,把传呼台干扰和本地强台挡在外面,我们希望天馈系统尽量减小损耗,把每一微伏的信号都送到接收机的前端。
对于大多数使用便携式收音机来收听FM DX的人说,他们的天线也许只是收音机上的拉杆天线,这样的天线虽然简单方便,但是对于FMDX来说,无论如何是不够的,尽管拜电离层的恩赐,这样的天线系统也不是没有可能接收到DX信号。
我将介绍一些常见而且容易自制的天线,这些天线能够用我们日常生活中容易得到的材料制作。
我会逐一制作这些天线,将制作的过程拍成照片,并给出尽可能详细的尺寸数据。
尽管我在制作过程中会动用天线分析仪甚至是综合测试仪等设备,但是我将告诉读者不使用这些昂贵仪器的调试方法。
至少,完全按照我的材料、尺寸总不会错。
电波在讲天线之前,不能不先提一提电波。
我们制作天线的目的是为了捕捉电波,因此,在考虑天线的问题之前,绝对有必要先研究一下电波的问题。
FM广播波段,频率上是从87.5MHz到108MHz,对应的波长是3.4米到2.7米,一般称做3米波段,是VHF(Very HighFrequency)的一段。
这个波段以下,54MHz到87.5MHz是电视广播波段,以上,108MHz到136MHz是航空通讯波段。
VHF 波段的电波传播,主要有三种途径:直接波这是指从发射天线到接收天线之间,不经过任何发射,直接到达,电波就象一束光一样,所以有人称它为视线传播。
视线传播这个名字也表明了这种传播方式能够传播的距离不远。
这有两个原因,首先是电波从发射点出发,其能量是以幂级数递减的,而接收机要能良好地解调出广播,需要一定的信号强度。
所以太远的地方,信号太弱,不足以解调。
如果只是这个原因,那么拼命提高发射功率或增加接收天线的增益,也许就可以扩大收听的范围了。
但是,还有一个重要的问题是,地球是圆的,在地球上任何一点发出的电波,按直线前进的方向,最终将离开地球射向天空。
主要是由于第二个原因,一般地讲,地面上一个发射台发出的直线波,只能传播到70km远处地面上的接收处。
如果双方的高度增加,那么这个距离还可以增加,但总是有限的。
所以,70km,是本地收听的极限,实际上,由于山脉、丘陵、房屋的阻挡、反射,这个距离还要大打折扣,一般可以估计的距离是35km。
电离层发射波这是指电波通过电离层的发射达到接收方。
这里面的名堂很多。
电离层本身是有多个层次的,支持短波(1.8MHz到30MHz)反射的电离层是F1和F2层。
F1和F2并不是甘心反射所有的无线电波,它们能反射的最高频率是有限的,超过这个频率的电波完全得不到反射,而是穿过电离层射向太空。
如果没有这个特性,那么通讯卫星就不可能存在了,通讯卫星就是在电离层外工作的。
这个最高频率叫作MUF(MaxUsable Frequency)。
MUF与很多因素有关,主要是和太阳黑子活跃程度以及季节有关。
太阳黑子活跃,MUF就高,天气热,MUF也高。
MUF最高能高到多少呢?一般在太阳黑子活跃期的夏天,MUF在20MHz到 40MHz之间,很少超过50MHz。
在低的时候甚至会低到10MHz以下。
但是在太阳黑子异常活跃的时候,MUF也有可能偶然达到100MHz。
这时候,就有可能通过F层发射收到DXFM了。
但是这不是FM DX的主要形式,FMDX主要是通过另外一个电离层E层。
本来E层的出现是破坏F层,所以我们不妨记F层为Friend层,E层为Enemy层。
但是Es层的出现,却会形成一个短期内密度极高的反射层。
反射层的密度高,意味着能更好地反射电波。
所以Es层开通的时候,DX电台的信号会异常地强。
在6米和10米业余波段工作的业余电台都知道, Es层开通的时候,很小的功率,甚至5W,也有可能做DX 联络。
Es的开通,主要是提供了800km以内电波的传播路径。
由于信号很强,其实很多时候并不需要很好的设备就可以接收,需要的是耐心和运气。
除了这两种反射,FMDX还有可能通过对流层反射和流星余迹到达你的接收机。
地波和大气波导本来来说,理论上VHF是不存在地波的。
但是无数的实践表明,VHF也存在着某种程度的地波传播。
所以我们能稳定地接收200km左右电台的信号。
江苏和安徽两省的业余电台,每年国庆的时候都进行全省VHF移动通讯实验,也证明了VHF电波可以在200km 左右的距离得到传播。
大气波导是另外一种可能传播VHF电波的手段,不过人们研究得还不够多。
既然存在着这些可能,那么如何知道我收到的信号是以什么方式来的呢?一般来说,如果收到的信号来自70km以内的电台,基本上可以认为是直接波;如果是200km以内,而且信号稳定(不一定强),那么大概是地波;如果是800km以内,信号很强,但是极不稳定,而且偶尔才出现,多半是Es层传播;如果距离更远,信号很弱,大概是F层或其他形式的电离层传播了。
知道这些有什么用呢?用处在于帮助我们选择对天线的要求。
比如,F层的传播有一个特点是越距,大约500km以内的电台是不可能通过F层的传播来的,这个距离内的电台信号只能以Es层来。
就象在杭州想要接收台湾的FM电台信号,只能PNP(Plugand pray),等Es层,那么天线就要考虑适合Es层的特点。
还有一个很重要的因素是极化方式,这是很容易被很多爱好者忽略的问题。
电波的极化方式有三种:水平极化、垂直极化和圆极化。
不管理论上怎么计算,简单的判断方法,就是看振子的方向,振子是水平放的就是水平极化,垂直的就是垂直极化,圆极化不用在 FM广播,可以不管。
极化方式之所以重要,是因为要求发射方与接收方的极化方式必须一致,才能有好的接收效果。
我国广播的极化方式是水平极化,所以,接收天线也应水平架设。
如果极化方式不一致,会有10dB到20dB的损失。
可是,经过电离层的反射过来的电波,早就被反射得七荤八素、颠三倒四,说不定是什么极化方式了。
所以,接收DX信号,其实垂直极化也不错,附带的一个好处,就是可以削弱本地电台的影响。
天线的特性共振任何天线都谐振在一定的频率上,我们要接收哪个频率的信号,就希望天线谐振在那个频率上。
天线谐振是对天线最基本的要求,要不然,就没那么多讲究了,随便扔根线出去不也是天线嘛。
天线的谐振问题涉及到的主要数据是波长及其四分之一。
计算波长的公式很简单,300/f。
其中f的单位是MHz,而得到的结果的单位是米。
1/4波长是称作基本振子,如偶极天线是一对基本振子,垂直天线是一根基本振子。
不过天线中的振子的长度并不正好是1/4波长,因为电波在导线中行进的速度与在真空中的不同,一般都要短一些,所以有一个缩短因子。
这个因子取决于材料。
带宽这也是一个重要但容易被忽略的问题。
天线是有一定带宽的,这意味着虽然谐振频率是一个频率点,但是在这个频率点附近一定范围内,这付天线的性能都是差不多好的。
这个范围就是带宽。