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1、RF电路设计讲座1射频、微波天线技术探微RF电路设计讲座(1)射频、微波天线技术探微2011年07月20日 网易博客安全提醒:系统检测到您当前密码的安全性较低,为了您的账号安全,建议您适时修改密码立即修改
2、关闭 RF电路设计讲座(1)射频、微波天线技术探微 2011-07-2016:51:47
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5、字号大中小订阅天线在无线电系统里的功能是什么呢?答案是,它是一个「门」、一个接口,透过它,射频能量可以从发射机辐射到外面世界;或从外面世界到达接收机。底下将讨论各种天线系统的技术。 天线特性
6、天线具有以下的特性和参数: 1.辐射极场图型(radiationpolarpattern):天线会向四周辐射电磁波,以天线为中心,电磁场在各方向的强度可以用图形描绘出来。 2.指向性(directivity) 3.效率 4.增益 5.等效面积 6.相互性(reciprocity):也叫作Rayleigh-Carson定理。当电压E作用在A天线上,促使B天线产生电流I。此时,使用相同的电压E作用在B天线上,会在A天线上产生振幅和相位都相同的电流I。 7.接收的噪声功率 8.终端阻抗,包括辐射电阻。 9
7、.接收系统的效益指数(G/T):G是天线的增益,T是噪声温度(noisetemperature)。天线的接收灵敏度和G/T值大小有关,若G/T愈高,表示天线对微弱讯号愈敏感,接收效果也愈好。「噪声温度」是很抽象的观念,它的定义应该用数学公式表示。但若要以纯文本描述的话,可以这么说:在一个通讯系统或被测组件里,当频率不变时,被动组件系统的温度会使每单位带宽的噪声功率(noisepower)ρ增加,当被动组件系统的ρ值等于此通讯系统的ρ值时,所得到的温度就是「噪声温度」。请注意,被动组件是包含在此通讯系统或被测组件里面,
8、有时此被测组件也被称作「网络的真正终端装置(actualterminalsofanetwork)」。例如:一个单纯电阻的「噪声温度」就是此电阻的真正温度;但是,一颗二极管的「噪声温度」可能是此二极管(真正的终端装置)的真正温度(接脚测量到的温度)之数倍之多。噪声温度是以绝对温度(-273oC)为零度,单位是K(Kelvin)。 天线类型 辨别下列数种分类法有助于为天线分类: *辐射元素 *反射器天线 *辐射元素数组 辐射元素包括: *产生外场的电流天线 *拥有特定场分布的孔径天线(aperturean
9、tenna) 电流天线 电流天线的形式包含了: *线形双极(wiredipoles) *线形单极(wiremonopoles) *线形环路(wireloops) *螺旋辐射器(helicalradiators) *槽型天线(slotantenna,双线形天线) *微带补片天线(microstrippatchantenna) 共振半波双极 线形双极具有普遍的外型与大小,如下图所示: 双极是双极数组的基本元素,一个圆柱状双极(cylindricaldipole)是大约在l=0。95(λ/2)处共振。
10、一个双极近共振的馈点电抗,大约与缩短过的四分之一波长的Z0=1000奥姆之电线相同。等效传输的阻抗是天线大小的函数,如下图所示: 取得共振(X=0),从正确的半波长缩短之百分比,显示如下。 逐步缩减半径(step-tapered)之双极天线的自我阻抗,是和双极元素直接相关,这是由「套迭式管(telescopingtubing)」构成,如下图。套迭式管是一种使用在较大型天线中的物理设计,能在不产生过度风阻和增加额外重量的情况下,提供机械强度。 一般来说,圆柱状双极的全长具有相同的共振频率,而且一个渐缩的双极(ta
11、pereddipole)之电抗的斜率曲线,实质上是比较短的。亦即,一个逐步缩小的双极天线之全长必须要比较长一点,以达到相同的共振。为这个计算所导出的算法是一些参考书籍的主题,不在本文中谈论。可以利用这个算法来设计八木(Yagi)天线,在数值分析软件中,就含有这个算法。 线形单极 双极的一半,一个四分之一波长单极天线具有辐射电阻R=36奥姆,可在「半无限导电接地面(semi-infiniteconductinggroundplane)」上运作,如下图所示。 如果接地面积远小于一个波长(例如:一支单极天线安装在一辆
12、车上),则其天线场型与自完整的接地面积所计算出的场型相比,是大不相同的。 螺旋天线 螺旋天线是由克拉斯(Kraus)所创造,他曾说过一个有趣的故事,关于他如何在听到史丹佛大学教授谈到螺旋传递的波管(wavetube)时,领悟到相同的慢波结构可能具有和天线一样的收集讯号(signal-gathering或gain)的能力。他当天便在他的地下室
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