你想要的天线知识都在这里!

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一、天线的频带宽度

天线的各种特性参数在偏离设计频点时都会不同程度的发生变化。天线的频带宽度是指各项指标在额定范围内的工作频率范围。

比如我们现在使用的扁平天线,其工作频率范围在2.4-2.5GHz/5.15-5.85GHz,即在此工作频带内,VSWR才满足小于2.0的标准,超过这个频率范围,损耗、阻抗等都不是最佳的状态,实际使用时效果会大打折扣。

   
二、输入阻抗和电压驻波比(VSWR)
  

发射时,天线实际上是作为馈线的负载,将来自馈线的功率(高频电流)变换成电磁波,发射到空间。作为馈线负载,必须考虑天线的输入阻抗,即天线馈线电流输入电压和输入电流的比值。只有当天线的输入阻抗与馈线匹配时,高频电流在馈线中才以行波方式传送,这时的传输效率最高。为了使天线与馈线良好的匹配,必须使天线的输入阻抗与馈线特性阻抗相等或接近。目前通用的馈线阻抗是50欧姆。

在天线测试时,我们经常用到矢量网络分析仪来测试驻波或回损。其学术上的名称是电压驻波比(VSWR):


 

VSWR= (1+|ρ|)/(1-|ρ|) 式中,|ρ|为天线的反射系数,ρ=(ZA-ZC)/(ZA+ZC);ZA为天线输入阻抗,ZC为特性阻抗,移动通信工程中,其值一般为50欧姆。

我们测试时,判断一款天线的好坏,首先最直观的方法是量测其驻波比。

 

三、方向性系数D

天线的方向特性可以用方向性图来描述,但以数量来表示天线辐射电磁能量的集中程度则往往使用方向性系数D。他的定义是在同样辐射功率时,有方向性天线在任一方向的辐射功率密度(单位面积上通过的电场功率,正比于电场强度的平方)与无方向性或均匀辐射时天线在该点的辐射功率密度之比:D=S/S0=E2/E02。

式中,S为功率密度,S0为无方向性(均匀辐射时)天线在该点的功率密度,E为被测天线场强,E0是无方向性天线在该点的场强。

天线的方向性系数D表示天线将辐射功率聚集的能力,它比均匀辐射提高了D倍功率流密度(| E2|),即均匀辐射时D=1。

方向性系数经常以分贝表示: D=10lgDdB。

 

四、天线增益G

天线的增益是指天线在其最大辐射方向上的增益,它是和基准天线相比的一个相对值,有时也称为功率增益。对无线覆盖率和话音质量有较大的影响。


 

天线增益通常以半波振子为基准。例如,一副天线增益为3dBd,表示此天线在某点的场强大小与以半波振子为发射源时此点的场强大小的比值,用dB表示出来,半波振子是该增益的参考天线。

有时,天线增益指标也以各向同性辐射源(点辐射源)为参考。例如,我们扁平天线的增益为4dBi,表示它在某点的场强大小与点辐射源在相同位置的场强大小的比值大4dBi。

工程上定义,半波振子的增益是2.15dBi(相对点辐射源是2.15dB增益),并且dBi(dB)=dBDd(dB)+2.15dB。

 

五、天线极化

在天线辐射方向上,以其中的电场矢量的空间取向称为天线的极化方向。在单天线系统中,接收天线只有与发射天线极化取向一致时,才能感应出最大的电压。极化形式有垂直极化、水平极化、圆极化(左旋极化或右旋极化)等。