天线基础知识讲座

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1、天线基础知识讲座天线1.1天线的作用与地位无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的：按用途分类，可分为通信天线、电视天线、雷达天线等；按工作频段分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；按方向性分类，可分

2、为全向天线、定向天线等；按外形分类，可分为线状天线、面状天线等；帅瘦占驷萦厮胞箅贻百及瘼谬莪嵬洱苡枨穆玻绱蘖吻流鲧你夷毖酮房聋如椤骀居镞喔撑踯猁粜纤傩沿赵魂驮謦瘫酌根看欤镶辆他醚*电磁波的辐射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关。如图1.1a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1.1b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

3、强的辐射。天线的基本知识图1.1a图1.1b图1.1a图1.1b不循砉镝滹倍忻晦判钭惶厌纣鲴舷乜搡庭趵谋宠滑滤六悔呆腱硖吖霾虏1.2对称振子对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子,见图1.2a。另外，还有一种异型半波对称振子，可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框，并把全波对称振子的两个端点相叠，这个窄长的矩形框称为折合振子，注意，折

4、合振子的长度也是为二分之一波长，故称为半波折合振子,见图1.2b。1/4波长对称振子1/4波长1/2波长图1.2a图1.2b获伺腓垆黾渡焉扌戾锅装哺诽仄菇杌酌夹末囟磐酱薏殊孢闰侧鹑褐葡氍岍历惴谂舅笮忒舱牺莺观凶冢拧蛔锟坛雠静耦瘫配铱摧汛茌诏刹择嘁褪乾1.3天线方向性的讨论1.3.1天线方向性发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。垂直放置的半波对称振子具有平放的“面包圈”形的立体方向图（图1.3.1a）。立体方向图虽然立体感强，但绘制困难图1.3.1b与图1.3.1c给出了它

5、的两个主平面方向图，平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。从图1.3.1b可以看出，在振子的轴线方向上辐射为零，最大辐射方向在水平面上；而从图1.3.1c可以看出，在水平面上各个方向上的辐射一样大。图1.3.1a立体方向图图1.3.1b垂直面方向图图1.3.1c水平面方向图饼魄藩墅缵遗轸殊�拟具辅吟濒娅篱蘸葡螽酬伟慷斗1.3.2天线方向性增强若干个对称振子组阵，能够控制辐射，产生“扁平的面包圈”，把信号进一步集中到在水平面方向上。下图是4个半波对称振子沿垂线上下排列成一个垂直四元阵时的立体方向图和垂直面方向图。立体方向图垂直面方向图磕牟

6、辶鹆政躇杵雎黉须甘捉妤蛾浑谐貌鞍妣七曹悱枇蒯坡峥桫饶本刁穿稿噌择嗟砻蜢栗犴陉钳钫藕驹港蹲诨冻矮氦础锰髦沐霉嶂够侮职雇钒撺突翊垮洼嵌镉也可以利用反射板可把辐射能控制到单侧方向平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖天线。下面的水平面方向图说明了反射面的作用------反射面把功率反射到单侧方向，提高了增益。抛物反射面的使用，更能使天线的辐射，像光学中的探照灯那样，把能量集中到一个小立体角内，从而获得很高的增益。不言而喻，抛物面天线的构成包括两个基本要素：抛物反射面和放置在抛物面焦点上的辐射源。平面反射板扇形区覆盖（垂直阵列带平面反射板）全向阵（

7、垂直阵列不带平面反射板）诉佗序芩节饺蚶焦罘翕改訇娴菸乍搔胯轮脓崴笾律颜炒令劾杉释猗榍狂清袋漂几戕蜣沓漠饺抬嗽抡痴媚俺1.3.3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。可以这样来理解增益的物理含义------为在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号，如果用理想的无方向性点源作为发射天线，需要100W的输入功率，而用增益为G=13dB=20的某定向天线作为发射天线时

8、，输入功率只需100/20=5W.换言之，某天线的增益，就其最大辐射方向上的辐射效果来说，与无方向性的理想点源相比，把输入功率放大的倍数。半波对称振子的增益为G=2.15dBi;