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天线分类,原理和指标

发布时间:2024-07-04作者来源:hahabet甄选浏览:555


天线作为一种普遍存在的设备,其在广播、电视播放、无线电通信、雷达探测、导航定位、电子对抗策略、遥感监测、以及射电天文学等多个领域均展现出不可或缺的重要性。具体而言,天线具备两项核心功能:一是能高效地向空间中某一指定方向发射电磁波,二是能有效捕获并接收来自同一或不同特定方向上的电磁波信号。因此,任何依赖电磁波作为信号传输媒介的无线设备,都必然配备有天线这一关键组件。

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各种类型天线

天线的定义:天线的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

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天线的分类

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天线分类及阵子辐射原理


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微带天线的使用场景

对天线的要求:

  • 天线应能将导波能量尽可能多地转变为电磁波能量。这首先要求天线是一个良好的电磁开放系统, 其次要求天线与发射机或接收机匹配(需要计算或测试天线的辐射阻抗)。

  • 天线应使电磁波尽可能集中于确定的方向上, 或对确定方向的来波最大限度的接受, 即天线具有方向性(方向函数)。

  • 天线应能发射或接收规定极化的电磁波, 即天线有适当的极化。

  • 天线应有足够的工作频带。


天线常用的性能指标:

  • 方向性图 

  • 方向性系数 

  • 增益 

  • 输入阻抗 

  • 驻波系数 

  • 效率


影响天线性能指标的关键因素:

  • 天线电尺寸

  • 天线的形状和结构

  • 天线上的电流分布


天线远场和近场划分:

对于天线辐射场的分布,可以将天线振子的场分为分为近区场,远区辐射场和中间区。

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从发射天线发射出来的球面波经过一定距离的传播后到达待测天线,当待测天线接收平面上,最大相位差不超过22.5°,则可认为待测天线接收到的是近似平面波。近似到距离就是不小于 2D^2/λ (D=天线最大尺寸,λ= 波长)。

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天线既简单又复杂

简单之处一般通过金属导体构成的简单结构,比如导线、片状金属。简单的天线通常是单极子(如偶极子、单极垂直天线等)或单向(如方向性天线)的。它们结构简单,容易制造,适用于一些基本的无线通信需求,比如家庭Wi-Fi路由器或者车载收音机等。

复杂之处如上述图示,涉及晦涩难懂的电磁场基础理论,特别是雷达和卫星通信中阵列天线设计,由许多单独的天线元件组成,需要复杂的模拟和数值仿真工具以及实验验证。


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