垂直天線實際上是一種偶極子天線。偶極天線由兩根導(dǎo)體組成,每根為1/4波長,即天線總長度為半波長。所以偶子天線叫半波振子。偶極天線的振子可以水平位置,也可垂直位置。它的方向圖以饋電點為對稱。饋電點在半波振子的中心。饋電點的阻抗為純電阻,近似75Ω(約73Ω)。如果把兩個1/4波長的振子延長再折回到中心,并連接在一起,則成了一個折疊偶極子天線,簡稱折疊振子。折疊偶極子天線的阻抗也是純電阻近似300Ω(約290Ω),顯示出較高的輸入阻抗,與平行饋線構(gòu)成的高阻傳輸天線在很多場合得到運用。把偶極子天線直起來,垂直于地面,則成垂直天線。如果“去掉”下部的1/4λ振子,則成不對稱垂直天線 。

垂直天線造價信息

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扇區(qū)水平和垂直雙極定向天線 14DB TDJ-2400BP90VH14X2 查看價格 查看價格

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水平垂直雙極定向扇區(qū)天線 15DB XPTX-2414BP65VH15X2 查看價格 查看價格

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樓內(nèi)垂直視頻線 SYV75-5(2P,128B) 查看價格 查看價格

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天線 型號:柵格定向天線;品種:天線;產(chǎn)品說明:5.8G,24dbi,N母頭,水平9度,垂直12度; 查看價格 查看價格

健博通

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天線 型號:板狀定向天線;品種:天線;產(chǎn)品說明:2.4G,14dBi,N母頭,水平90度,垂直15度; 查看價格 查看價格

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天線 型號:板狀定向天線;品種:天線;產(chǎn)品說明:2.4G,14dBi,N母頭,水平30度,垂直28度; 查看價格 查看價格

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天線 品種:天線;產(chǎn)品說明:5.8G,27dbi,N母頭,水平6度,垂直9度; 查看價格 查看價格

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天線 型號:板狀定向天線;品種:天線;產(chǎn)品說明:2.4G,16dBi,N母頭,水平60度,垂直30度; 查看價格 查看價格

健博通

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陽江市2012年10月信息價
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天線 天線|1臺 1 查看價格 深圳市優(yōu)尚誠品科技有限公司 四川  成都市 2018-11-06
天線 天線|1副 1 查看價格 上海創(chuàng)唐信息技術(shù)有限公司    2014-08-05
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天線 天線XLS-01YX|1臺 3 查看價格 南京吉佳水務(wù)科技有限公司 全國   2021-11-29
天線 標(biāo)準(zhǔn)全向天線|2副 3 查看價格 廣州市銳豐音響科技股份有限公司 廣東   2021-06-22
指向天線 指向型天線|2支 3 查看價格 廣州市熹尚科技設(shè)備有限公司 四川   2021-12-27
話筒天線 話筒天線|6套 3 查看價格 霍尼韋爾(中國)有限公司 全國   2020-11-13
室內(nèi)天線 室內(nèi)天線|83個 3 查看價格 深圳市杰智通科技有限公司 全國   2020-04-01

影響天線性能的臨界參數(shù)有很多,通常在天線設(shè)計過程中可以進(jìn)行調(diào)整,如諧振頻率、阻抗、增益、孔徑或輻射方向圖、極化、效率和帶寬等。另外,發(fā)射天線還有最大額定功率,而接收天線則有噪聲抑制參數(shù)。

垂直天線諧振頻率

“諧振頻率”和“電諧振”與天線的電長度相關(guān)。電長度通常是電線物理長度除以自由空間中波傳輸速度與電線中速度之比。天線的電長度通常由波長來表示。天線一般在某一頻率調(diào)諧,并在此諧振頻率為中心的一段頻帶上有效。但其它天線參數(shù)(尤其是輻射方向圖和阻抗)隨頻率而變,所以天線的諧振頻率可能僅與這些更重要參數(shù)的中心頻率相近。

天線可以在與目標(biāo)波長成分?jǐn)?shù)關(guān)系的長度所對應(yīng)的頻率下諧振。一些天線設(shè)計有多個諧振頻率,另一些則在很寬的頻帶上相對有效。最常見的寬帶天線是對數(shù)周期天線,但它的增益相對于窄帶天線則要小很多。

垂直天線增益

天線設(shè)計中,“增益”指天線最強輻射方向的天線輻射方向圖強度與參考天線的強度之比取對數(shù)。如果參考天線是全向天線,增益的單位為dBi。比如,偶極子天線的增益為2.14dBi。偶極子天線也常用作參考天線(這是由于完美全向參考天線無法制造),這種情況下天線的增益以dBd為單位。

天線增益是無源現(xiàn)象,天線并不增加功率,而是僅僅重新分配而使在某方向上比全向天線輻射更多的能量。如果天線在一些方向上增益為正,由于天線的能量守恒,它在其他方向上的增益則為負(fù)。因此,天線所能達(dá)到的增益要在天線的覆蓋范圍和它的增益之間達(dá)到平衡。比如,航天器上碟形天線的增益很大,但覆蓋范圍卻很窄,所以它必須精確地指向地球;而廣播發(fā)射天線由于需要向各個方向輻射,它的增益就很小。

碟形天線的增益與孔徑(反射區(qū))、天線反射面表面精度,以及發(fā)射/接收的頻率成正比。通常來講,孔徑越大增益越大,頻率越高增益也越大,但在較高頻率下表面精度的誤差會導(dǎo)致增益的極大降低。

“孔徑”和“輻射方向圖”與增益緊密相關(guān)。孔徑是指在最高增益方向上的“波束”截面形狀,是二維的(有時孔徑表示為近似于該截面的圓的半徑或該波束圓錐所呈的角)。輻射方向圖則是表示增益的三維圖,但通常只考慮輻射方向圖的水平和垂直二維截面。高增益天線輻射方向圖常伴有“副瓣”。副瓣是指增益中除主瓣(增益最高“波束”)外的波束。副瓣在如雷達(dá)等系統(tǒng)需要判定信號方向的時候,會影響天線質(zhì)量,由于功率分配副瓣還會使主瓣增益降低。

垂直天線帶寬

天線的帶寬是指它有效工作的頻率范圍,通常以其諧振頻率為中心。天線帶寬可以通過以下多種技術(shù)增大,如使用較粗的金屬線,使用金屬“網(wǎng)籠”來近似更粗的金屬線,尖端變細(xì)的天線元件(如饋電喇叭中),以及多天線集成的單一部件,使用特性阻抗來選擇正確的天線。小型天線通常使用方便,但在帶寬、尺寸和效率上有著不可避免的限制。

垂直天線阻抗

“阻抗”類似于光學(xué)中的折射率。電波穿行于天線系統(tǒng)不同部分(電臺、饋線、天線、自由空間)是會遇到阻抗差異。在每個接口處,取決于阻抗匹配,電波的部分能量會反射回源,在饋線上形成一定的駐波。此時電波最大能量與最小能量比值可以測出,稱之為駐波比(SWR)。駐波比為1:1是理想情況。1.5:1的駐波比在能耗較為關(guān)鍵的低能應(yīng)用上被視為臨界值。而高達(dá)6:1的駐波比也可出現(xiàn)在相應(yīng)的設(shè)備中。極小化各處接口的阻抗差(阻抗匹配)將減小駐波比并極大化天線系統(tǒng)各部分之間的能量傳輸。

天線的復(fù)阻抗涉及該天線工作時的電長度。通過調(diào)節(jié)饋線的阻抗,即將饋線當(dāng)作阻抗變換器,天線的阻抗可以和饋線和電臺相匹配。更為常見的是使用天線調(diào)諧器、巴倫器、阻抗變換器、包含電容和電感的匹配網(wǎng)絡(luò),或者如伽馬匹配的匹配段。

基于特定三維(通常指水平或垂直)平面,可以把天線分為兩大基本類型:

  1. 全向天線(在平面中均勻輻射)

  2. 定向天線(又稱指向天線,在某方向輻射較多)

在自由空間內(nèi),任何天線都向各個方向輻射能量,但是特定的架構(gòu)會使天線在某個方向上獲得較大方向性,而其它方向的能量輻射則可以忽略。

通過增加附加導(dǎo)體棒或線圈(稱之為單元)并改變其長度、間距和方位(或者改變天線波束方向),可以制造出擁有既定特性的天線,如八木天線。“天線陣列”或“天線陣”是指相當(dāng)數(shù)量的有源天線共用源或負(fù)載來產(chǎn)生定向的天線輻射方向圖。天線的空間關(guān)系通常也會影響其方向性?!坝性磫卧笔侵复颂炀€單元的能量輸出由該單元內(nèi)部的能量源所決定(而不是僅由通過電路的信號能量)或者該單元能量輸出的能量源由信號輸入所控制。“天線引入線”是在信號源和有源天線之間傳輸信號能量的傳導(dǎo)裝置(如傳輸線或饋線)。它由有源天線延伸出來直達(dá)源?!疤炀€饋電”則是指有源天線和放大器之間的元件。

垂直天線原理構(gòu)造常見問題

  • 收音機(jī)天線原理是什么?

    收音機(jī)原理就是把從天線接收到的高頻信號經(jīng)檢波(解調(diào))還原成音頻信號,送到耳機(jī)變成音波

  • 陶瓷天線原理是什么?

    陶瓷天線是另外一種適合于藍(lán)牙裝置使用的小型化天線。陶瓷天線的種類分為塊狀陶瓷天線和多層陶瓷天線。塊狀天線是使用高溫將整塊陶瓷體一次燒結(jié)完成后再將天線的金屬部分印在陶瓷塊的表面上。 而多層天線燒制采用低...

  • 拉桿天線原理是什么

    任何依靠電磁波傳送信息的無線電設(shè)備都需要天線。天線是一種   轉(zhuǎn)能器。當(dāng)發(fā)射時,它把發(fā)射機(jī)的高頻電流轉(zhuǎn)換成空間電磁波。接收時,它又把從空間截獲的電磁波轉(zhuǎn)換成高頻電流送入接收機(jī)。本文...

天線是一種用來發(fā)射或接收無線電波的設(shè)備,廣泛而言為電磁波的電子元件。天線應(yīng)用于廣播和電視、點對點無線電通訊、雷達(dá)和太空探索等系統(tǒng)。天線通常在空氣和外層空間中工作,也可以在水下運行,甚至在某些頻率下工作于土壤和巖石之中。

從物理學(xué)上講,天線是一個或多個導(dǎo)體的組合,由它可因施加的時變電壓或時變電流而產(chǎn)生輻射的電磁場,或者可以將它放置在電磁場中,由于場的感應(yīng)而在天線內(nèi)部產(chǎn)生時變電流并在其終端產(chǎn)生時變電壓。

這種情況是基于兩個假設(shè):①地面為“鏡面”,地底下有1/4λ振子的“鏡像”;②振子離開地面有足夠的高度h。常用的垂直天線都是不對稱天線,在水平向上各向同性。一種特殊的垂直天線,1/4λ振子輻射器下部還有四個徑向單元。它用于40米和80米頻段有較好的電離層反射效果。這種天線有個專門的名字叫馬可尼天線。R7000等接收機(jī)配置的天線就屬于這種天線。

垂直天線原理構(gòu)造文獻(xiàn)

軸線垂直偏差計算 軸線垂直偏差計算

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評分: 4.5

軸線坐標(biāo)方位角 301.16402780 301°9'50.5" X Y 138.579 1321.474 -203.292 335.066 控制點至勘測點斜距 391.914355 控制點至勘測點方位角 301.24612050 301°14'46.0" 控制點至勘測點平距 391.913952678 勘測點偏離軸線距離 0.56152999 軸線垂距偏差計算 軸線上控制點 勘測點 341.871 986.408

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建筑物垂直 建筑物垂直

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建筑物垂直、標(biāo)高測量記錄 表 C3—5 資料編號 工程名稱 施工階段 觀測日期 觀測說明: 垂直度測量(全高) 標(biāo)高測量(全高) 觀測部位 實測偏差( mm) 觀測部位 實測偏差( mm) 結(jié)論: 簽 字 欄 施工單位 專業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人 專業(yè)質(zhì)檢員 施測人 監(jiān)理(建設(shè)) 單位 專業(yè)工程師

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移動通信常用的基站天線、直放站天線與室內(nèi)天線。

天線15.1 板狀天線

無論是GSM 還是CDMA, 板狀天線是用得最為普遍的一類極為重要的基站天線。這種天線的優(yōu)點是:增益高、扇形區(qū)方向圖好、后瓣小、垂直面方向圖俯角控制方便、密封性能 可靠以及使用壽命長。

板狀天線也常常被用作為直放站的用戶天線,根據(jù)作用扇形區(qū)的范圍大小,應(yīng)選擇相應(yīng)的天線型號。

天線15.2 天線指標(biāo)

頻率范圍: 824-960 MHz

頻帶寬度: 70MHz

增益: 14 ~ 17 dBi

極化: 垂直

標(biāo)稱阻抗: 50 Ohm

電壓駐波比≤ 1.4

前后比 >25dB

天線15.3 板狀天線

  1. 采用多個半波振子排成一個垂直放置的直線陣

  2. 在直線陣的一側(cè)加一塊反射板 (以帶反射板的二半波振子垂直陣為例)

增益為 G = 11 ~ 14 dBi

  1. 為提高板狀天線的增益,還可以進(jìn)一步采用八個半波振子排陣

前面已指出,四個半波振子排成一個垂直放置的直線陣的增益約為 8 dBi;一側(cè)加有一個反射板的四元式直線陣,即常規(guī)板狀天線,其增益約為 14 ~ 17 dBi。

一側(cè)加有一個反射板的八元式直線陣,即加長型板狀天線,其增益約為 16 ~ 19 dBi。 不言而喻,加長型板狀天線的長度,為常規(guī)板狀天線的一倍,達(dá) 2.4 m 左右。

天線15.4 高增益柵狀

從性能價格比出發(fā),人們常常選用柵狀拋物面天線作為直放站施主天線。由于拋物面具有良好的聚焦作用,所以拋物面天線集射能力強,直徑為 1.5 m 的柵狀拋物面天線,在900兆頻段,其增益即可達(dá) G = 20dBi。它特別適用于點對點的通信,例如它常常被選用為直放站的施主天線。

拋物面采用柵狀結(jié)構(gòu),一是為了減輕天線的重量,二是為了減少風(fēng)的阻力。

拋物面天線一般都能給出 不低于 30 dB 的前后比 ,這也正是直放站系統(tǒng)防自激而對接收天線所提出的必須滿足的技術(shù)指標(biāo)。

天線15.5 八木定向天線

八木定向天線,具有增益較高、結(jié)構(gòu)輕巧、架設(shè)方便、價格便宜等優(yōu)點。因此,它特別適用于點對點的通信,例如它是室內(nèi)分布系統(tǒng)的室外接收天線的首選天線類型。

八木定向天線的單元數(shù)越多,其增益越高,通常采用 6 - 12 單元的八木定向天線,其增益可達(dá) 10-15dBi。

天線15.6 室內(nèi)吸頂天線

室內(nèi)吸頂天線必須具有結(jié)構(gòu)輕巧、外型美觀、安裝方便等優(yōu)點?,F(xiàn)今市場上見到的室內(nèi)吸頂天線,外形花色很多,但其內(nèi)芯的構(gòu)造幾乎都是一樣的。這種吸頂天線的內(nèi)部結(jié)構(gòu),雖然尺寸很小,但由于是在天線寬帶理論的基礎(chǔ)上,借助計算機(jī)的輔助設(shè)計,以及使用網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行調(diào)試,所以能很好地滿足在非常寬的工作頻帶內(nèi)的駐波比要求,按照國家標(biāo)準(zhǔn),在很寬的頻帶內(nèi)工作的天線其駐波比指標(biāo)為VSWR ≤ 2 。當(dāng)然,能達(dá)到VSWR ≤ 1.5 更好。順便指出,室內(nèi)吸頂天線屬于低增益天線, 一般為G = 2 dBi。

天線15.7 環(huán)形天線

環(huán)形天線和人體非常相似, 有普通的單極或多級 天線功能。再加上小型環(huán)形天線的體積小、高可靠性

和低成本,使其成為微小型通信產(chǎn)品的理想天線。典型的環(huán)形天線由電路板上的銅走線組成的電回路構(gòu)成,也可能是一段制作成環(huán)形的導(dǎo)線。其等效電路相當(dāng)于兩個串連電阻與一個電感的串連( 如圖1 所示) 。Rrad 是環(huán)形天線實際發(fā)射能量的電阻模型,它消耗的功率就是電路的發(fā)射功率。

假設(shè)流過天線回路的電流為I,那么Rrad 的消耗功率,即RF 功率為Pradiate=I2·Rrad。電阻Rloss 是環(huán)形天線因發(fā)熱而消耗能量的電阻模型,它消耗的功率是一種不可避免的能量損耗,其大小為Ploss=I2·Rloss。如果Rloss>Rrad,那么損耗的功率比實際發(fā)射的功率大,因此這個天線是低效的。天線消耗的功率就是發(fā)射功率和損耗功率之和。實際上,環(huán)形天線的設(shè)計幾乎無法控制Ploss 和Prad,因為Ploss 是由制作天線的導(dǎo)體的導(dǎo)電能力和導(dǎo)線的大小決定的,而Prad 是由天線所圍成的面積大小決定的。

天線15.8 室內(nèi)壁掛天線

室內(nèi)壁掛天線同樣必須具有結(jié)構(gòu)輕巧、外型美觀、安裝方便等優(yōu)點。

現(xiàn)今市場上見到的室內(nèi)壁掛天線,外形花色很多,但其內(nèi)芯的購造幾乎也都是一樣的。這種壁掛天線的內(nèi)部結(jié)構(gòu),屬于空氣介質(zhì)型微帶天線。由于采用了展寬天線頻寬的輔助結(jié)構(gòu),借助計算機(jī)的輔助設(shè)計,以及使用網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行調(diào)試,所以能較好地滿足了工作寬頻帶的要求。順便指出,室內(nèi)壁掛天線具有一定的增益,約為G = 7 dBi。

典型的業(yè)余無線電高頻垂直天線一般安裝在非理想地面放射線系統(tǒng)中。在調(diào)幅廣播垂直天線陣列中使用20個埋在地下的放射狀金屬線。使用這些放射線的目的是為了使土地的電阻最小,從而提高天線效率。

在天線的近場范圍內(nèi)存在各種物體(包括地面)。所以,與近場有關(guān)的損耗會影響天線的增益、效率和定向性。近場范圍內(nèi)可能存在有意放置的物體、非有意放置的物體、能量吸收器、地面損耗(串聯(lián)電阻)和/或者分流損耗(并聯(lián)電阻)。

與遠(yuǎn)場有關(guān)的損耗會影響電波傳播的損耗和反射,進(jìn)而影響天線的增益和定向性;本質(zhì)上,這兩種影響是相疊加的。在近場和遠(yuǎn)場之間并沒有明確的界限,但是一般情況下遠(yuǎn)場可以定義為磁場和電場的關(guān)系滿足麥克斯韋閉合形式方程的區(qū)域(離天線數(shù)個波長)。

并聯(lián)分流電阻對垂直天線在近場范圍內(nèi)產(chǎn)生損耗的影響要弱于串聯(lián)地面損耗的影響。這些引起并聯(lián)損耗的物體可以簡單地被當(dāng)作衰減器或者與地面相連的電阻器,如樹、建筑物等 。

影響天線性能的臨界參數(shù)有很多,通常在天線設(shè)計過程中可以進(jìn)行調(diào)整,如諧振頻率、阻抗、增益、孔徑或輻射方向圖、極化、效率和帶寬等。另外,發(fā)射天線還有最大額定功率,而接收天線則有噪聲抑制參數(shù)。

天線14.1 諧振頻率

“諧振頻率”和“電諧振”與天線的電長度相關(guān)。電長度通常是電線物理長度除以自由空間中波傳輸速度與電線中速度之比。天線的電長度通常由波長來表示。天線一般在某一頻率調(diào)諧,并在此諧振頻率為中心的一段頻帶上有效。但其它天線參數(shù)(尤其是輻射方向圖和阻抗)隨頻率而變,所以天線的諧振頻率可能僅與這些更重要參數(shù)的中心頻率相近。

天線可以在與目標(biāo)波長成分?jǐn)?shù)關(guān)系的長度所對應(yīng)的頻率下諧振。一些天線設(shè)計有多個諧振頻率,另一些則在很寬的頻帶上相對有效。最常見的寬帶天線是對數(shù)周期天線,但它的增益相對于窄帶天線則要小很多。

天線14.2 增益

“增益”指天線最強輻射方向的天線輻射方向圖強度與參考天線的強度之比取對數(shù)。如果參考天線是全向天線,增益的單位為dBi。比如,偶極子天線的增益為2.14dBi 。偶極子天線也常用作參考天線(這是由于完美全向參考天線無法制造),這種情況下天線的增益以dBd為單位。

天線增益是無源現(xiàn)象,天線并不增加激勵,而是僅僅重新分配而使在某方向上比全向天線輻射更多的能量。如果天線在一些方向上增益為正,由于天線的能量守恒,它在其他方向上的增益則為負(fù)。因此,天線所能達(dá)到的增益要在天線的覆蓋范圍和它的增益之間達(dá)到平衡。比如,航天器上碟形天線的增益很大,但覆蓋范圍卻很窄,所以它必須精確地指向地球;而廣播發(fā)射天線由于需要向各個方向輻射,它的增益就很小。

碟形天線的增益與孔徑(反射區(qū))、天線反射面表面精度,以及發(fā)射/接收的頻率成正比。通常來講,孔徑越大增益越大,頻率越高增益也越大,但在較高頻率下表面精度的誤差會導(dǎo)致增益的極大降低。

“孔徑”和“輻射方向圖”與增益緊密相關(guān)??讖绞侵冈谧罡咴鲆娣较蛏系摹安ㄊ苯孛嫘螤?,是二維的(有時孔徑表示為近似于該截面的圓的半徑或該波束圓錐所呈的角)。輻射方向圖則是表示增益的三維圖,但通常只考慮輻射方向圖的水平和垂直二維截面。高增益天線輻射方向圖常伴有“副瓣”。副瓣是指增益中除主瓣(增益最高“波束”)外的波束。副瓣在如雷達(dá)等系統(tǒng)需要判定信號方向的時候,會影響天線質(zhì)量,由于功率分配副瓣還會使主瓣增益降低。

增益是指:在輸入功率相等的條件下,實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產(chǎn)生的信號的功率密度之比。它定量地描述一個天線把輸入功率集中輻射的程度。增益顯然與天線方向圖有密切的關(guān)系,方向圖主瓣越窄,副瓣越小,增益越高??梢赃@樣來理解增益的物理含義------為在一定的距離上的某點處產(chǎn)生一定大小的信號,如果用理想的無方向性點源作為發(fā)射天線,需要100W的輸入功率,而用增益為 G = 13 dB = 20 的某定向天線作為發(fā)射天線時,輸入功率只需 100 / 20 = 5W 。換言之,某天線的增益,就其最大輻射方向上的輻射效果來說,與無方向性的理想點源相比,把輸入功率放大的倍數(shù)。

半波對稱振子的增益為G=2.15dBi。

4個半波對稱振子沿垂線上下排列,構(gòu)成一個垂直四元陣,其增益約為G=8.15dBi ( dBi這個單位表示比較對象是各向均勻輻射的理想點源)。

如果以半波對稱振子作比較對象,其增益的單位是dBd。

半波對稱振子的增益為G=0dBd(因為是自己跟自己比,比值為1,取對數(shù)得零值。)垂直四元陣,其增益約為G=8.15–2.15=6dBd。

增益特性:

⑴天線是無源器件,不能產(chǎn)生能量,天線增益只是將能量有效集中向某特定的方向輻射或接收電磁波能力。

⑵天線增益由振子疊加而產(chǎn)生,增益越高,天線長度越長。

⑶天線增益越高,方向性越好,能量越集中,波瓣越窄。

天線14.3 帶寬

天線的帶寬是指它有效工作的頻率范圍,通常以其諧振頻率為中心。天線帶寬可以通過以下多種技術(shù)增大,如使用較粗的金屬線,使用金屬“網(wǎng)籠”來近似更粗的金屬線,尖端變細(xì)的天線元件(如饋電喇叭中),以及多天線集成的單一部件,使用特性阻抗來選擇正確的天線。小型天線通常使用方便,但在帶寬、尺寸和效率上有著不可避免的限制。

天線14.4 阻抗

“阻抗”類似于光學(xué)中的折射率。電波穿行于天線系統(tǒng)不同部分(電臺、饋線、天線、自由空間)是會遇到阻抗差異。在每個接口處,取決于阻抗匹配,電波的部分能量會反射回源,在饋線上形成一定的駐波。此時電波最大能量與最小能量比值可以測出,稱之為駐波比(SWR)。駐波比為1:1是理想情況。1.5:1的駐波比在能耗較為關(guān)鍵的低能應(yīng)用上被視為臨界值。而高達(dá)6:1的駐波比也可出現(xiàn)在相應(yīng)的設(shè)備中。極小化各處接口的阻抗差(阻抗匹配)將減小駐波比并極大化天線系統(tǒng)各部分之間的能量傳輸。

天線的復(fù)阻抗涉及該天線工作時的電長度。通過調(diào)節(jié)饋線的阻抗,即將饋線當(dāng)作阻抗變換器,天線的阻抗可以和饋線和電臺相匹配。更為常見的是使用天線調(diào)諧器、巴倫、阻抗變換器、包含電容和電感的匹配網(wǎng)絡(luò),或者如伽馬匹配的匹配段。

天線14.5 輻射方向圖

半波雙極子天線(同上)增益(dBi)輻射方向圖是天線發(fā)射或接受相對場強度的圖形描述。由于天線向三維空間輻射,需要數(shù)個圖形來描述。如果天線輻射相對某軸對稱(如雙極子天線、螺旋天線和某些拋物面天線),則只需一張方向圖。

不同的天線供應(yīng)商/使用者對于方向圖有著不同的標(biāo)準(zhǔn)和制圖格式。

天線14.6 特性阻抗

無限長傳輸線上各處的電壓與電流的比值定義為傳輸線的特性阻抗,用Z0 表示。同軸電纜的特性阻抗的計算公式為

Z。=〔60/√εr〕×Log ( D/d ) [ 歐]。

式中,D 為同軸電纜外導(dǎo)體銅網(wǎng)內(nèi)徑; d 為同軸電纜芯線外徑;

εr為導(dǎo)體間絕緣介質(zhì)的相對介電常數(shù)。

通常Z0 = 50 歐 ,也有Z0 = 75 歐的。

由上式不難看出,饋線特性阻抗只與導(dǎo)體直徑D和d以及導(dǎo)體間介質(zhì)的介電常數(shù)εr有關(guān),而與饋線長短、工作頻率以及饋線終端所接負(fù)載阻抗無關(guān)。

天線14.7 衰減系數(shù)

信號在饋線里傳輸,除有導(dǎo)體的電阻性損耗外,還有絕緣材料的介質(zhì)損耗。這兩種損耗隨饋線長度的增加和工作頻率的提高而增加。因此,應(yīng)合理布局盡量縮短饋線長度。

單位長度產(chǎn)生的損耗的大小用衰減系數(shù) β 表示,其單位為 dB / m (分貝/米),電纜技術(shù)說明書上的單位大都用 dB / 100 m(分貝/百米) .

設(shè)輸入到饋線的功率為P1 ,從長度為 L(m )的饋線輸出的功率為P2 ,傳輸損耗TL可表示為:

TL = 10 ×Lg ( P1 /P2 ) ( dB )

衰減系數(shù)為

β = TL / L ( dB / m )

例如, NOKIA 7 / 8英寸低耗電纜, 900MHz 時衰減系數(shù)為 β= 4.1 dB / 100 m ,也可寫成 β=3 dB / 73 m , 也就是說, 頻率為 900MHz 的信號功率,每經(jīng)過 73 m 長的這種電纜時,功率要少一半。

而普通的非低耗電纜,例如, SYV-9-50-1, 900MHz 時衰減系數(shù)為 β = 20.1 dB / 100 m ,也可寫成β=3dB / 15 m ,也就是說, 頻率為 900MHz 的信號功率,每經(jīng)過15 m 長的這種電纜時,功率就要少一半。

天線14.8 輸入阻抗

定義:天線輸入端信號電壓與信號電流之比,稱為天線的輸入阻抗。 輸入阻抗具有電阻分量 Rin 和電抗分量 Xin ,即 Zin = Rin j Xin 。電抗分量的存在會減少天線從饋線對信號功率的提取,因此,必須使電抗分量盡可能為零,也就是應(yīng)盡可能使天線的輸入阻抗為純電阻。事實上,即使是設(shè)計、調(diào)試得很好的天線,其輸入阻抗中總還含有一個小的電抗分量值。

輸入阻抗與天線的結(jié)構(gòu)、尺寸以及工作波長有關(guān),半波對稱振子是最重要的基本天線 ,其輸入阻抗為 Zin = 73.1 j42.5 (歐) 。當(dāng)把其長度縮短(3~5)%時,就可以消除其中的電抗分量,使天線的輸入阻抗為純電阻,此時的輸入阻抗為 Zin = 73.1 (歐) ,(標(biāo)稱 75 歐) 。注意,嚴(yán)格的說,純電阻性的天線輸入阻抗只是對點頻而言的。

順便指出,半波折合振子的輸入阻抗為半波對稱振子的四倍,即 Zin = 280 (歐) ,(標(biāo)稱300歐)。

有趣的是,對于任一天線,人們總可通過天線阻抗調(diào)試,在要求的工作頻率范圍內(nèi),使輸入阻抗的虛部很小且實部相當(dāng)接近 50 歐,從而使得天線的輸入阻抗為Zin = Rin = 50 歐------這是天線能與饋線處于良好的阻抗匹配所必須的。

天線14.9 工作頻率

無論是發(fā)射天線還是接收天線,它們總是在一定的頻率范圍(頻帶寬度)內(nèi)工作的,天線的頻帶寬度有兩種不同的定義:

一種是指:在駐波比SWR ≤ 1.5 條件下,天線的工作頻帶寬度;

一種是指:天線增益下降 3 分貝范圍內(nèi)的頻帶寬度。

在移動通信系統(tǒng)中,通常是按前一種定義的,具體的說,天線的頻帶寬度就是天線的駐波比SWR 不超過 1.5 時,天線的工作頻率范圍。

一般說來,在工作頻帶寬度內(nèi)的各個頻率點上, 天線性能是有差異的,但這種差異造成的性能下降是可以接受的。

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