常用天线原理，关键参数及用户问答

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1、常用天线原理，关键参数及用户问答一概述在如今无处不在的手机通讯，广播电视以及雷达，导航等工程系统中，均需利用无线电波来传递信息以完成整个系统的工作，天线是这些系统中用以辐射或接收无线电波必不可少的关键部件。天线的基本功能是将发射机送来的高频电流能量转变为无线电波并传送到空间；在接收端，则把空间送来的无线电磁波转换为接收机需要的高频电流，以供接收机放大处理相应信息。显然天线可以简单地认为是一个性能互逆的电磁波和高频电流的能量转换器。二天线的原理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

2、关。如图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。当采用适当的结构形式，选择合适的电尺寸排列成阵，并设计满足在排列成阵的导体上传送的是同相电流，就可实现在预定方向上实现全向或定向辐射或接收，从而完成有效的电磁波和高频电流间的能量转换实现天线的相应功能。a导体中传输的高频电流b基本辐射单元的电流分布为

3、了有效的实现高频电流和电磁波能量的转换，在传播电磁能量的导体末端所呈现的阻抗和发射，接收设备之间阻抗匹配是天线设计的重要课题。由于人们实际使用的工作频段很宽，涉及到从传统的集中参数到目前移动通讯的分布参数的天线匹配设计一直是技术工作者的研究课题。由于实际安装方式，使用环境也影响天线电尺寸的分布参数电流分布状况，从而出现了各种条件下的典型设计方案。如常见的移动系统中的吸盘天线，汽车末端未夹安装天线，固定位置的固定台和基地台天线以及各种形态的手持台天线等，它们都无不同时考虑天线理论设计和实际使用情况进行微扰，设计形成完善的

4、通讯系统。三天线的分类天线的分类命名依关注的主题对象角度不同而有不同的叫法。按天线的形状分线天线和面天线，其中线天线一般用在1GMhz以下频率，具有携带，架设方便性能优良等特点；面天线一般用在更高频段，如卫星通讯信，航空航天等系统中。按使用场合分有手持台天线，车载天线，固定台天线和基地台天线等，它们都是根据使用场合与工作环境而设计的天线，满足特定的工作性能和使用环境。按天线参数大小又可分为高，中，低增益天线和宽窄带天线等。按覆盖方向图有分为全向天线和定向天线等。总之，它们都是从形状，性能，使用方法等角度对天线主题进行描

5、述。大家常用的136Mhz-470Mhz频段天线有全向中，高增益车载和基地台天线以及实现一定方向通讯的定向天线等。四天线的关键参数1工作频段每付天线都有它的满足相应性能要求的最佳工作范围。目前VHF频段天线的工作带宽一般为6Mhz左右；UHF频段的工作带宽一般在12Mhz上下。主要与天线增益和电尺寸的截面大小有关。2天线的阻抗除电视广播及特殊行业外，移动通信中设备射频端口标准阻抗一般为50欧姆。3天线的增益增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一

6、个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。实际使用的线性全向天线为了提高增益，就需要在垂直空间方向上用同相单元在适当的间距内排阵来实现。这需要综合考虑到电尺寸大小，反相器的设计和机械结构关系及阻抗匹配的设计等相关因素，是一个复杂的理论和实践相结合的项目。固定台天线，基地台天线电尺寸设计结构如下图示电结构电流分布A佛兰克林天线B多端同轴天线如上所述理论和实践都证明，天线增益是通过基本单元同相排阵而实现的，基本单元的电长度尺寸是决定基本增益的关键,下图显示了方向系

7、数随电长度的变化情况。上图可见，基本单元长度并不是越长越好，当大于0.625波长后方向系数将随电尺寸增加迅速减小。手持台天线增益为2.15dBi，中增益车台天线依工作频段不同和实际使用角度一般VHF段为3.65dBi,UHF段为5.5dBi；中增益基地台天线一般为5.15--6.8dBi左右；一般高增益天线增益应大于8.5dBi。4驻波系数(VSWR)在不匹配的情况下,馈线上同时存在入射波和反射波。在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Vmax，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减

8、为最小电压振幅Vmin，形成波节。其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。这种合成波称为行驻波。反射波电压和入射波电压幅度之比叫作反射系数，记为R反射波幅度R=─────入射波幅度波腹电压与波节电压幅度之比称为驻波系数，也叫电压驻波比，记为VSWR波腹电压幅度Vmax(1+R)VSWR=──────────────=────波节电压