发布时间:2023-04-04作者来源:hahabet甄选浏览:748
天线定向性(directivity)
假设理想的无定向性天线,在远场区的3D球面空间各方向的辐射功率都相等,则定义球面等辐射功率的方向图的定向性(Directivity)为0dBi。——各方向的平均辐射功率都相等,假设是0dB。如下图(图片来自网上)所示,其方向图为球形:
只是真实的物理世界,不存在这种理想的各向同性(无定向性)天线。
例如简单的偶极子天线,如下图左所示:
两极方向没有辐射功率,相当于-∞dB。根据能量守恒,那么赤道方向360度的辐射功率都得凸出来,凸出来的那部分最大辐射功率比球面平均辐射功率0dB要高出2.15dB,如下图右所示。
所以偶极子天线的定向性为2.15dBi,有时为了简单起见,写成2.2dBi。
这就等效于一个体积不变的球形橡皮泥,如果压缩两极,则赤道膨胀。膨胀出来的那部分,相当于天线的定向性(Directivity)。用下图表示这个过程:
天线的定向性(Directivity)定义:辐射功率在3D球面空间分布上的峰均比:
天线的定向性,是定义天线辐射功率的空间集中度指标。
天线增益(Gain)
问题在于,实际的偶极子天线存在辐射效率。
首先:偶极子天线由两个悬空对称的λ/4金属谐振臂构成,一般来说,谐振时才能辐射出功率,而谐振电流很大,产生导体损耗,属于狭义的影响辐射效率的因素。
其次:通常用放大器当做激励源,放大器与天线之间需要传输线连接和平衡-非平衡转换的Balun,这同样也会产生各种传输损耗和阻抗失配的回波损耗。
把这些损耗(Loss)都可以归类到广义的影响辐射效率的因素。
天线增益(Gain)的定义:
G = D – Loss
有些情况下这些损耗(Loss)都较小,于是:G≈D,所以经常将天线定向性(Directivity)和天线增益(Gain)混为一谈。
阵列天线定向性
偶极子天线定向性仍然较小,可采用多个相同的偶极子同方向等间距排成一条直线,构成直线阵列天线,各偶极子等幅度等相位的信号激励,其3D方向图会进一步压扁,增益会更高:
由4个偶极子构成的直线阵列天线,其增益有可能达到8.3dBi左右。
偶极子数量越多,增益越高。——但不一定呈正比关系,以后会讲到。
提高天线定向性的措施
提高天线定向性的措施,一般有三种:
阵列天线,例如汽车防撞雷达毫米波天线(图片来自于电巢射频仿真课程);
抛物面天线,例如贵州天眼(图片来自网上);
透镜天线,例如歼20的肚子[敏感词]的天线(图片来自网上);
以上三种措施也可组合起来,以进一步提高增益,例如用抛物面天线构成的甚大阵列天线(图片来自网上):
还有用透镜天线构成的甚大阵列天线(图片来自网上):
天线定向性(Directivity)是指辐射功率在3D球面空间分布上的峰均比;
天线增益(Gain)在数字上等于天线定向性(Directivity)减去各种损耗(Loss);
提高天线定向性(Directivity)一般有三种措施:阵列天线、抛物面天线、透镜天线,及以上三种的组合。
免责声明:本文采摘自网络 看图说RF,本文仅代表作者个人观点,不代表hahabet甄选及行业观点,只为转载与分享,支持保护知识产权,转载请注明原出处及作者,如有侵权请联系我们删除。
Copyright © 深圳市hahabet甄选电子有限公司 版权所有