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微波天线及各种天线概念解析

以及各种天线概念的分析

微波天线

工作波、分米波、厘米波、毫米波等波段工作的发射或接收天线统称为微波天线。微波主要依靠空间波传输。为了增加通信距离,天线设置得更高。在微波天线中,广泛使用抛物面天线、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。

微波天线

图片来源:百度百科

卡塞格伦天线

卡塞格伦天线是微波通信中常用的天线,从抛物线演变而来。卡塞格伦天线由主反射器、副反射器和辐射源三部分组成。主反射器为旋转抛物面,副反射面为旋转双曲面。在结构上,双曲面的一个焦点与抛物面的焦点重叠,双曲面的焦轴与抛物面的焦轴重叠,辐射源显示在双曲面的另一个焦点上。它是副反射器对辐射源发出的电磁波的反射,将电磁波反射到主反射器上,然后通过主反射器获得方向的平面波波束,以实现定向发射。当辐射器位于旋转双曲面的实心焦点时F1处时,由F1发出的射线经过双曲面反射后的射线,就相当于由双曲面的虚焦点直接发射出的射线。因此只要是双曲面的虚焦点与抛物面的焦点相重合,就可使副反射面反射到主反射面上的射线被抛物面反射成平面波辐射出去。卡塞格伦天线相对于抛物面天线来讲,它将馈源的辐射方式由抛物面的前馈方式改变为后馈方式,这使天线的结构较为紧凑,制作起来也比较方便。另外卡塞格伦天线可等效为具有长焦距的抛物面天线,而这种长焦距可以使天线从焦点至口面各点的距离接近于常数,因而空间衰耗对馈电器辐射的影响要小,使得卡塞格伦天线的效率比标准抛物面天线要高。

卡塞格伦天线

卡塞格伦天线

短波天线

在短波波段工作的发射或接收天线统称为短波天线。短波主要通过电离层反射的天波传播,是现代远程无线电通信的重要手段之一。短波天线形式多种多样,其中对称天线、同相水平天线、倍波天线、角形天线应用最广泛V类型天线、菱形天线、鱼骨天线等。与长波天线相比,短波天线有效高度大,辐射电阻大,效率高,方向性好,增益高,通频带宽大。

阵列天线

天线广泛应用于通信、广播、电视、雷达、导航等无线电系统,起着传播无线电波的作用。它是有效辐射和接受无线电波的重要设备。随着天线通信知识和技术的快速发展,以及世界上许多天线研究方向的提出,新天线的诞生得到了推动。阵列天线是研究的一个方向。所谓的阵列天线不仅仅是把天线排列成我们熟悉的阵列,而是它的组成是阵列形式.就发射天线而言,对称振子源等简单的辐射源是构成阵列天线的常见辐射源.它们根据天线馈电电流、间距、电长等不同参数形成阵列,以获得最佳的辐射方向性.这就是阵列天线的魅力所在,它可以根据需要调整辐射的方向性能.由此产生了现代移动通信中使用的智能天线等.我相信,在不久的将来,这些高科技的天线将给我们带来同样高质量的通信环境。

对数周期天线

它是一种宽频带天线,或一种与频率无关的天线。单对数周期天线,其偶极子的长度和间隔符合以下关系:偶极子由一条均匀的双线传输线供电,传输线应在相邻的偶极子之间更换位置。这种天线有一个特点:无论在哪里f频率的特点是由τf给出的所有频率都将重复,其中n是整数。这些频率画在对数尺上等间隔,周期等于τ对数。这就是所谓的对数周期天线。对数周期天线只是一个周期性的重复辐射图和阻抗特性。但是这样的天线,如果τ如果不小于1,其特性在一个周期内的变化很小,因此基本上与频率无关。对数周期天线有很多种,包括对数周期偶极天线和单极天线,对数周期谐振V形状天线、对数周期螺旋天线等形式,其中对数周期偶极天线最为常见。这些天线广泛应用于短波及以上的波段。

对数周期天线

对数周期天线

手机天线

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,并以电磁波的形式辐射到天线。电磁波到达接收地点后,天线接下来(只接收一小部分功率),并通过馈线输送到无线电接收器。可以看出,天线是一种重要的无线电设备,发射和接收电磁波。没有天线,就没有无线电通信。不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用的天线种类繁多。与目前的手机天线相比,内置天线主要是内置天线和外置天线,客观上,内置天线必须弱于外置天线。天线的架设应尽可能远离地面和建筑物。当天线接近参考地时,大部分能量将集中在天线和参考地之间,无法顺利发射。因此,天线发射需要一个尽可能开放的空间。手机电路版是手机天线的参考地,使天线远离手机其他电路,这是提高手机天线发射效率的关键。但是受到实际环境的限制和每个人都需要求。GSM手机的接收发送电路的增益都是是可以根据环境变化而自动调节的,通过合理的参数设置,相关损失将自动得到补偿。因此,就手机而言,在信号较好的情况下,内天线 和外天线之间没有区别。有一些区别。当信号非常弱时,外天线,特别是长天线的信号死点门限将高于内天线,即理论上,内天线手机更容易在弱信号环境中丢失信号。对于辐射问题,必须通过大发射功率来补偿天线效率的下降。在相同条件下,内天线的辐射将大于外天线。然而,人体的实际辐射与整机结构有关。内天线手机也可以合理安排天线位置,以抵消辐射对人体的影响 。辐射问题手机的辐射主要是由手机的天线发射模块引起的。手机的天线的天线非常厚,其功能是降低发射阻力。

可以说,手机天线是手机的辐射源,所谓的防磁贴纸不能贴在听音器上,因为它会改变天线周围的磁场,改变天线信号,使通话不能正常进行。

双极化天线

双极化天线是一种结合 45的新型天线技术°和-45°两个极化方向相互交叉的天线同时在收发双工模式下工作,最突出的优点是节省单个定向基站的天线数量;一般GSM数字移动通信网定向基站(三个区域)应使用9个天线,每个扇形应使用3个天线(空间分集,一发两收)。如果使用双极化天线,每个扇形只需要1个天线;同时,在双极化天线中,±45°极化正交性能保证 45°和-45°两对天线之间的隔离度满足互调天线间隔离度的要求(≥30dB),因此,双极化天线之间的空间间隔仅为20-30cm;此外,双极化天线具有电调天线的优点。在移动通信网络中使用双极化天线与电调天线相同,可以减少呼叫损坏,减少干扰,提高整个网络的服务质量。如果使用双极化天线,由于双极化天线对安装要求不高,不需要征地塔,只需要直径20cm铁柱可以根据相应的覆盖方向将双极化天线固定在铁柱上,节省基础设施投资,使基站布局更加合理,更容易选择基站站址。

螺旋天线

它是一种螺旋形的天线。它由导电性好的金属螺旋线组成,通常用同轴馈电,同轴心线与螺旋线一端连接,同轴外导体与接地金属网(或板)连接。螺旋天线的辐射方向与螺旋周长有关。当螺旋周长远小于波长时,最强辐射方向垂直于螺旋轴;当螺旋周长为波长的数量级时,最强辐射出现在螺旋轴方向上。

全向天线

全向天线在水平方向图上表现为360°均匀辐射,即无方向性,在垂直方向图上表现为一定宽度的波束。一般来说,波瓣宽度越小,增益越大。全向天线一般用于移动通信系统和郊区县区站型,覆盖面广。

机械天线

所谓机械天线,是指利用机械调整下倾角度的移动天线。

电调天线

所谓电调天线,是指使用电子调整下倾角度的移动天线。

施主天线

移动基站BTS一种收发天线.也就是收发到用户(手机)的天线。

不定向天线

均匀辐射或接收各方向电磁波的天线称为不定向天线,如小型通信机使用的鞭状天线。

V形天线

它由两条导线组成,形状像英文字母V天线。它的终端可以开路或连接电阻,其电阻等于天线的特性阻抗。V形状天线是单向的,最大发射方向在分角线方向的垂直平面内。其缺点是效率低,占地面积大。

介质天线

介质天线是由低损耗高频介质材料(一般聚苯乙烯)制成的圆棒,其一端采用同轴或波导馈电。介质天线的优点是体积小,方向尖锐;缺点是介质损失,效率低。

开槽天线

在一个大的金属板上打开一个或几个狭窄的槽,用同轴或波导馈电,这样形成的天线被称为槽天线,也被称为裂缝天线。为了获得单向辐射,金属板的后部形成一个腔,槽直接由波导馈电。槽天线结构简单,无突出部分,特别适合高速飞机。其缺点是难以调整。

喇叭透镜天线

它由喇叭和安装在喇叭口径上的透镜组成,因此被称为喇叭透镜天线。透镜的原理见透镜天线。该天线具有相当宽的工作频带,比抛物面天线具有更高的保护性。广泛应用于波道较多的微波干线通信中。

伞形天线

在单根垂直导线的顶部,向各个方向引入几个倾斜的导体,使天线形状像一把敞开的伞,因此被称为伞形天线。它也是一种垂直接地天线的形式。其特点、用途和倒置L形、T相同的形状天线。

T形天线

在水平导线的中心,连接一条垂直导线,形状像英文字母T,故称T形状天线。它是最常见的垂直接地天线。垂直部分可以忽略其水平辐射,产生辐射。为了提高效率,水平部分也可以由多根导线组成。T形天线的特点与倒L形状天线相同。它通常用于长波和中波通信。

定向天线

定向天线是指在某个或某个特定方向上发布的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。

潜望镜天线

在微波中继通信中,天线往往安置在很高的支架上,因此,给天线馈电就得用很长的馈线。馈线过长会产生许多困难,如结构复杂,能量损耗大,由于在馈线接头处的能量反射而引起失真等。为了克服这些困难,可采用一种潜望镜天线,潜望镜天线由安置在地面上的下镜辐射器和安装在支架上的上镜反射器组成。下镜辐射器一般是抛物面天线,上镜反射器为金属平板。下镜辐射器向上发射电磁波,经过金属平板反射出去。潜望镜天线的优点是能量损耗小、失真小、效率高。主要用于容量不大的微波中继通信中。

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。

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。

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。

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。

智能天线

智能天线是一种安装在基站现场的双向天线,通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性,并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。智能天线的原理是将无线电的信号导向具体的方向,产生空间定向波束,使天线主波束对准用户信号到达方向DOA(DirectionofArrinal),旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向,达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。同时,智能天线技术利用各个移动用户间信号空间特征的差异,通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰,使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。在不增加系统复杂度的情况下,使用智能天线可满足服务质量和网络扩容的需要。

无线天线

当计算机与无线AP或其他计算机相距较远时,随着信号的减弱,或者传输速率明显下降,或者根本无法实现与AP或其他计算机之间通讯,此时,就必须借助于无线天线对所接收或发送的信号进行增益(放大)。无线天线有多种类型,不过常见的有两种,一种是室内天线,优点是方便灵活,缺点是增益小,传输距离短;一种是室外天线。室外天线的类型比较多,一种是锅状的定向天线,一种是棒状的全向天线。室外天线的优点是传输距离远。比较适合远距离传输。

透镜天线

在厘米波段,许多光学原理可以用于天线方面。在光学中,利用透镜能使放在透镜焦点上的点光源辐射出的球面波,经过透镜折射后变为平面波。透镜天线就是利用这一原理制作而成的。它由透镜和放在透镜焦点上的辐射器组成。透镜天线有介质减速透镜天线和金属加速透镜天线两种。透镜是用低损耗高频介质制成,中间厚,四周薄。从辐射源发出的球面波经过介质透镜时受到减速。所以球面波在透镜中间部分受到减速的路径长,在四周部分受到减速的路径短。因此,球面波经过透镜后就变成平面波,也就是说,辐射变成定向的。透镜由许多块长度不同的金属板平行放置而成。金属板垂直于地面,愈靠近中间的金属板愈短。电波在平行金属板中传播时受到加速。从辐射源发出的球面波经过金属透镜时,愈靠近透镜边缘,受到加速的路径愈长,而在中间则受到加速的路径就短。因此,经过金属透镜后的球面波就变成平面波。透镜天线具有下列优点:1、旁瓣和后瓣小,因而方向图较好;2、制造透镜的精度不高,因而制造比较方便。其缺点是效率低,结构复杂,价格昂贵。透镜天线用于微波中继通信中。

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。

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。

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。

天线

线电设备中辐射或(和)接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统,凡是利用电磁波来传递信息的,都依靠天线来进行工作。此外,在用电磁波传送能量方面,非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性,即同一副天线既可用作发射天线,也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。这就是天线的互易定理。天线从不同角度进行分类:①按工作性质可分为发射天线和接收天线。②按用途可分为通信天线、广播天线、电视天线、雷达天线等。③按工作波长可分为超长波天线、长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线等。④按结构形式和工作原理可分为线天线和面天线等。描述天线的特性参量有方向图、方向性系数、增益、输入阻抗、辐射效率、极化和频带宽度等。目前,天线的发展已基本满足各种无线传输业务的需要。在某些特殊应用场合(如遥感、空间通信等),随着天线理论的不断完善,天线类型还会不断发展。

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标签: 馈线电阻补偿

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