天线基础知识及40+种天线介绍

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天线基础知识及40+种天线介绍
天线是⽆线传输必不可少的部分,除了我们⽤光纤、电缆、⽹线等传输有线信号,只要是在空中使⽤电磁波传播的信号,均需要各种形式的天线。
巨⼤的接收天线阵列
天线的基本原理
天线的基本原理就是⾼频电流在其周围产⽣变化的电场和磁场,根据麦克斯韦电磁场理论,“变化的电场产⽣磁场,变化的磁场产⽣电场”,这样不断激发下去,就实现了⽆线信号的传播。⽆线的天线知识,收藏!
增益系数
天线总输⼊功率的⽐值,称该天线的最⼤增益系数。它是⽐天线⽅向性系数更全⾯的反映天线对总的射频功率的有效利⽤程度。并⽤分贝数表⽰。可以⽤数学推证,天线最⼤增益系数等于天线⽅向性系数和天线效率的乘积。
天线效率
它是指天线辐射出去的功率(即有效地转换电磁波部分的功率)和输⼊到天线的有功功率之⽐。是恒⼩于1的数值。
天线极化
电磁波在空间传播时,若电场⽮量的⽅向保持固定或按⼀定规律旋转,这种电磁波便叫极化波,⼜称天线极化波,或偏振波。通常可分为平⾯极化(包括⽔平极化和垂直极化)、圆极化和椭圆极化。
极化⽅向
极化电磁波的电场⽅向称为极化⽅向。
极化⾯
极化电磁波的极化⽅向与传播⽅向所构成的平⾯称为极化⾯。
垂直极化
⽆线电波的极化,常以⼤地作为标准⾯。凡是极化⾯与⼤地法线⾯(垂直⾯)平⾏的极化波称为垂直极化波。其电场⽅向与⼤地垂直。
⽔平极化
⽔平极化
凡是极化⾯与⼤地法线⾯垂直的极化波称为⽔平极化波。其电场⽅向与⼤地相平⾏。
平⾯极化
如果电磁波的极化⽅向保持在固定的⽅向上,称为平⾯极化,也称线极化。在电场平⾏于⼤地的分量(⽔平分量)和垂直于⼤地表⾯的分量,其空间振幅具有任意的相对⼤⼩,可以得到平⾯极化。垂直极化和⽔平极化都是平⾯极化的特例。
圆极化
当⽆线电波的极化⾯与⼤地法线⾯之间的夹⾓从0~360°周期的变化,即电场⼤⼩不变,⽅向随时间
变化,电场⽮量末端的轨迹在垂直于传播⽅向的平⾯上投影是⼀个圆时,称为圆极化。在电场的⽔平分量和垂直分量振幅相等,相位相差90°或270°时,可以得到圆极化。圆极化,若极化⾯随时间旋转并与电磁波传播⽅向成右螺旋关系,称右圆极化;反之,若成左螺旋关系,称左圆极化。
椭圆极化
若⽆线电波极化⾯与⼤地法线⾯之间的夹⾓从0~2π周期地改变,且电场⽮量末端的轨迹在垂直于传播⽅向的平⾯上投影是⼀个椭圆时,称为椭圆极化。当电场垂直分量和⽔平分量的振幅和相位具有任意值时(两分量相等时例外),均可得到椭圆极化。
长波天线、中波天线
是⼯作于长波及中波波段的发射天线或接收天线的统称。长、中波是以地波和天波传播的,⽽天波则连续反射于电离层和⼤地之间。根据此传播特性,长、中波天线应能产⽣垂直极化的电波。在长、中波天线中,应⽤较⼴的的有垂直型、倒L型、T型、伞型垂直接地天线。长、中波天线应有良好的地⽹。长、中波天线存在着许多技术上的问题,如有效⾼度⼩、辐射电阻⼩、效率低、通频带窄、⽅向性系数⼩等。为了解决这些问题,天线结构往往⾮常复杂,⾮常庞⼤。
短波天线
⼯作于短波波段的发射或接收天线,统称为短波天线。短波主要是借助于电离层反射的天波传播的,是现代远距离⽆线电通信的重要⼿段之⼀。短波天线形式很多,其中应⽤最多的有对称天线、同相⽔平天线、倍波天线、⾓型天线、V型天线、菱形天线、鱼⾻形天线等。和长波天线⽐较,短波天线的有效⾼度⼤,辐射电阻⼤,效率⾼,⽅向性良好,增益⾼,通频带宽。
超短波天线
⼯作于超短波波段的发射和接收天线称为超短波天线。超短波主要靠空间波传播。这种天线的形式很多,其中应⽤最多的有⼋⽊天线、盘锥形天线、双锥形天线、“蝙蝠翼”电视发射天线等。
微波天线
⼯作于⽶波、分⽶波、厘⽶波、毫⽶波等波段的发射或接收天线,统称为微波天线。微波主要靠空间波传播,为增⼤通信距离,天线架设较⾼。在微波天线中,应⽤较⼴的有抛物⾯天线、喇叭抛物⾯天线、喇叭天线、透镜天线、开槽天
信距离,天线架设较⾼。在微波天线中,应⽤较⼴的有抛物⾯天线、喇叭抛物⾯天线、喇叭天线、透镜天线、开槽天线、介质天线、潜望镜天线等。
定向天线
定向天线是指在某⼀个或某⼏个特定⽅向上发射及接收电磁波特别强,⽽在其它的⽅向上发射及接收电磁波则为零或极⼩的⼀种天线。采⽤定向发射天线的⽬的是增加辐射功率的有效利⽤率,增加保密性;采⽤定向接收天线的主要⽬的是增加抗⼲扰能⼒。
不定向天线
在各个⽅向上均匀辐射或接收电磁波的天线,称为不定向天线,如⼩型通信机⽤的鞭状天线等。
宽频带天线
⽅向性、阻抗和极化特性在⼀个很宽的波段内⼏乎保持不变的天线,称为宽频带天线。早期的宽频带天线有菱形天线、V形天线、倍波天线、盘锥形天线等,新的宽频带天线有对数周期天线等。
调谐天线
仅在⼀个很窄的频带内才具有预定⽅向性的天线,称为调谐天线或称调谐的定向天线。通常,调谐天线仅在它的调谐频率附近5%的波段内,其⽅向性才保持不变,⽽在其它频率上,⽅向性变化⾮常厉害,以致使通信遭到破坏。调谐天线不适于频率多变的短波通信。同相⽔平天线、折合天线、曲折天线等均属于调谐天线。
垂直天线
垂直天线是指与地⾯垂直放置的天线。它有对称与不对称两种形式,⽽后者应⽤较⼴。对称垂直天线常常是中⼼馈电的。不对称垂直天线则在天线底端与地⾯之间馈电,其最⼤辐射⽅向在⾼度⼩于1/2波长的情况下,集中在地⾯⽅向,故适应于⼴播。不对称垂直天线⼜称垂直接地天线。
倒L天线
在单根⽔平导线的⼀端连接⼀根垂直引下线⽽构成的天线。因其形状象英⽂字母L倒过来,故称倒L形天线。俄⽂字母的Γ字正好是英⽂字母L的倒写。故称Γ型天线更⽅便。它是垂直接地天线的⼀种形式。为了提⾼天线的效率,它的⽔平部分可⽤⼏根导线排在同⼀⽔平⾯上组成,这部分产⽣的辐射可忽略,产⽣辐射的是垂直部分。倒L天线⼀般⽤于长波通信。它的优点是结构简单、架设⽅便;缺点是占地⾯积⼤、耐久性差。
T形天线
在⽔平导线的中央,接上⼀根垂直引下线,形状象英⽂字母T,故称T形天线。它是最常见的⼀种垂直接地的天线。它的⽔平部分辐射可忽略,产⽣辐射的是垂直部分。为了提⾼效率,⽔平部分也可⽤多根导线组成。T形天线的特点与倒L形天线相同。它⼀般⽤于长波和中波通信。
伞形天线
在单根垂直导线的顶部,向各个⽅向引下⼏根倾斜的导体,这样构成的天线形状象张开的⾬伞,故称伞形天线。它也是垂直接地天线的⼀种形式。其特点和⽤途与倒L形、T形天线相同。
鞭状天线
鞭状天线是⼀种可弯曲的垂直杆状天线,其长度⼀般为1/4或1/2波长。⼤多数鞭状天线都不⽤地线⽽⽤地⽹。⼩型鞭状天线常利⽤⼩型电台的⾦属外壳作地⽹。有时为了增⼤鞭状天线的有效⾼度,可在鞭状天线的顶端加⼀些不⼤的辐状叶⽚或在鞭状天线的中端加电感等。鞭状天线可⽤于⼩型通信机、步谈机、汽车收⾳机等。
对称天线
两部分长度相等⽽中⼼断开并接以馈电的导线,可⽤作发射和接收天线,这样构成的天线叫做对称天线。因为天线有时也称为振⼦,所以对称天线⼜叫对称振⼦,或偶极天线。总长度为半个波长的对称振⼦,叫做半波振⼦,也叫做半波偶极天线。它是最基本的单元天线,⽤得也最⼴泛,很多复杂天线是由它组成的。半波振⼦结构简单,馈电⽅便,在近距离通信中应⽤较多。
笼形天线
是⼀种宽波段弱定向天线。它是把⼏根导线围成的空⼼圆柱体代替对称天线中的单导线辐射体⽽成的,
因其辐射体呈笼形,故称笼形天线。笼形天线的⼯作波段宽,易于调谐。它适应于近距离的⼲线通信。
⾓形天线
属于对称天线的⼀类,但它的两臂不排列在⼀条直线上,⽽成90°或120°⾓,故称⾓形天线。这种天线⼀般是⽔平装置的,它的⽅向性是不显著的。为了得到宽波段特性,⾓形天线的双臂也可采⽤笼形结构,称⾓笼形天线。
折合天线
将振⼦弯折成相互平⾏的对称天线称为折合天线。有双线折合天线、三线折合天线及多线折合天线⼏种形式,弯折时,应使各线上各对应点的电流同相,从远处看,整个天线如同⼀对称天线。但折合天线与对称天线⽐较,辐射增强。输⼊阻抗增⼤,便于与馈线耦合。折合天线是⼀种调谐天线,⼯作频率较窄。它在短波和超短波波段获得⼴泛应⽤。
V形天线
是由彼此成⼀⾓度的两条导线组成,形状象英⽂字母V的⼀种天线。它的终端可以开路,也可以接有电阻,其电阻的⼤⼩等于天线的特性阻抗。V形天线具有单向性,最⼤发射⽅向在分⾓线⽅向的垂直
平⾯内。它的缺点是效率低、占地⾯积⼤。
菱形天线
是⼀种宽频带天线。它由⼀个⽔平的菱形悬挂在四根⽀柱上构成,菱形的⼀只锐⾓接在馈线上,另⼀只锐⾓接⼀与菱形天线特性阻抗相等的终端电阻。在指向终端电阻⽅向的垂直平⾯内,具有单向性。
菱形天线的优点是增益⾼、⽅向性强、使⽤波段宽、易于架设和维护;缺点是占地⾯积⼤。菱形天线经过变形之后,⼜有双菱形天线、回授式菱形天线及折式菱形天线三种形式。菱形天线⼀般⽤于⼤中型短波收信电台。
有双菱形天线、回授式菱形天线及折式菱形天线三种形式。菱形天线⼀般⽤于⼤中型短波收信电台。
盘锥形天线
是⼀种超短波天线。顶部为⼀圆盘(即辐射体),由同轴线的⼼线馈电,下⾯为⼀圆锥,接同轴线的外导体。圆锥的作⽤与⽆限⼤的地⾯相似,改变圆锥的倾斜⾓度,就能改变天线的最⼤辐射⽅向。它有极宽的频带。
鱼⾻形天线
鱼⾻形天线⼜叫边射天线,是⼀种专⽤短波接收天线。由在两根集合线上每隔⼀定距离连接⼀个对称振⼦组成,这些对称振⼦都是经过⼀很⼩的电容器接到集合线上的。在集合线的末端,即对着通信⽅向的⼀端,接上⼀个与集合线特性阻抗相等的电阻,另⼀端则通过馈线接到接收机上。与菱形天线相⽐较,鱼⾻形天线的优点是副瓣⼩(也就是主瓣⽅向接收能⼒强,在其它⽅向接收较弱),各天线之间相互影响⼩,占地较⼩;缺点是效率低,安装和使⽤均较复杂。
⼋⽊天线
⼜叫引向天线。它有⼏根⾦属棒组成,其中⼀根是辐射器,辐射器后⾯⼀根较长的为反射器,前⾯数根较短的是引向器。辐射器通常⽤折迭式半波振⼦。天线最⼤辐射⽅向与引向器的指向相同。⼋⽊天线的优点是结构简单、轻便坚固、馈电⽅便;缺点频带窄、抗⼲扰性差。在超短波通信和雷达中应⽤。
扇形天线
它有⾦属板式和⾦属导线式两种形式。其中,是扇形⾦属板式,是扇形⾦属导线式。这种天线由于加⼤了天线断⾯积,所以加宽了天线频带。线式扇形天线可以⽤三根、四根或五根⾦属导线。扇形天线⽤于超短波接收。
双锥形天线
双锥形天线由两个锥顶相对的圆锥体组成,在锥顶馈电。圆锥可以⽤⾦属⾯、⾦属线或⾦属⽹构成。正象笼形天线⼀样,由于天线的断⾯积增⼤,天线频带也随之加宽。双锥形天线主要⽤于超短波接收。
抛物⾯天线
抛物⾯天线是⼀种定向微波天线,由抛物⾯反射器和辐射器组成,辐射器装在抛物⾯反射器的焦点或焦轴上。辐射器发出的电磁波经过抛物⾯的反射,形成⽅向性很强的波束。
抛物⾯反射器由导电性很好的⾦属做成,主要有以下四种⽅式:旋转抛物⾯、柱形抛物⾯、割截旋转抛物⾯及椭圆形边缘抛物⾯,最常⽤的是旋转抛物⾯和柱形抛物⾯。辐射器⼀般采⽤半波振⼦、开⼝波导、开槽波导等。
抛物⾯天线具有结构简单、⽅向性强、⼯作频带较宽等优点。缺点是:由于辐射器位于抛物⾯反射器的电场中,因⽽反射器对辐射器的反作⽤⼤,天线与馈线很难得到良好匹配;背⾯辐射较⼤;防护度较差;制作精度⾼。在微波中继通信、对流层散射通信、雷达及电视中⼴泛应⽤这种天线。
喇叭抛物⾯天线
喇叭抛物⾯天线由喇叭和抛物⾯两部分组成。抛物⾯盖在喇叭上,⽽喇叭的顶点位于抛物⾯的焦点上。
喇叭是辐射器,它向抛物⾯辐射电磁波,电磁波经过抛物⾯反射,聚焦成窄波束发射出去。喇叭抛物⾯天线的优点是:反射器对辐射器

本文发布于:2023-05-05 22:38:19,感谢您对本站的认可!

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