当前位置:首页 > 公众号精选 > 大鱼机器人
[导读]天线是能够有效的向空间某特定方向辐射电磁波,或者能够有效的接收空间某特定方向来的的电磁波的装置。








点击上方“大鱼机器人”,选择“置顶/星标公众号”
福利干货,第一时间送达!
小时候家里的收音机、电视机,都带着可以灵活转动拉伸的杆子,大家一定对这个可以转来转去的杆子记忆犹新,或许也好奇的发现这个杆子的长度与方向和收音机、电视的接收效果有某种神秘的联系。


这根杆子实际上是伸缩天线(也叫鞭状天线或者拉杆天线),属于天线的一种。天线是一种比较常见的设备,广泛应用于广播、电视、无线电通信、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等领域。所有通过电磁波传输信号的设备都得带着天线。

我们的手机,也是要有天线,才能接打电话的。于是有小伙伴好奇,为啥我的手机没有带着杆子呢?实际上最初的老式的手机,大都顶着一根天线。后来随着技术的演进,天线藏进手机里面了。


我们经常在汽车尾巴上看到的“小棍”,就是汽车天线啦!


我们经常在楼顶或铁塔上看到下面这种样子的设备,就是无线电通信中的天线。


前面有的天线是一根杆子,有的天线是一块板子,其实还有下面形状的天线。



我们不禁疑问它们真的都是天线吗???

◆◆天线是什么◆◆

天线是能够有效的向空间某特定方向辐射电磁波或者能够有效的接收空间某特定方向来的的电磁波的装置。


我们用人与人之间的沟通交流来类比,天线就是我们的耳朵与嘴巴,我们通过嘴巴把声音转换成声波发出去,声波在空气中进行传播,最后被我们的耳朵听到。在通信系统中,天线就起到嘴巴和耳朵的作用,不同的是天线既可以发送电磁波又可以接收电磁波。


◆◆天线的原理◆◆

天线把传输线上传播的导行波,变换成在自由空间中传播的电磁波,或者进行相反的变换。导行波是全部或绝大部分电磁能量被约束在有限横截面内沿确定方向传输的电磁波。

我们用火车旅行进行类比,乘客好比是电磁波,传输线好比是火车。

乘客上车后,只能在车内活动,乘客随着火车的前进的方向移动,这就好比是导行波,约束在有限横截面内沿确定方向传输。

出站后,乘客可以自由活动,这就好比是电磁波在自由空间传播。这里火车门就类似于天线。


火车门既可以用于乘客上车,也可以用于乘客下车。

类似的,天线既可以用于将导行波转换为自由空间电磁波,又可以将自由空间的电磁波转换为导行波,这就是天线的互易性原理。

天线是怎么将导行波转换成自由空间的电磁波呢?

1894年,科学家波波夫在一次实验中发现接收机检测电波的距离比平常有明显的增加。经过一番探究,波波夫发现一根导线碰到了金属屑检波器。正是这根导线让实验距离大大增加。这根导线被认为世界上的第一根天线。

波波夫实验中,导线意外碰到了金属屑检波器,无形中改变了传输线的形状。

按照波波夫这次实验的思路继续研究,科学家发现随着传输线张角的增大,辐射电磁波越强。后来又提出了对称振子天线理论,继而发展出了各种各样的天线。


可以看出天线的尺寸与波长相匹配。

波长和频率之间有着密切关系,光速=频率×波长(),从1G到5G,使用的频率越来越高,波长越小,对应天线的尺寸越小,这就是为什么手机的天线可以藏到手机里面了。

由于天线理论比较复杂,此处就不再详述,如果感兴趣可以自行学习。

◆◆天线的分类◆◆

为了满足各种各样的实际需求,工程师发明了各种各样的天线,前文提到的形态各异的设备,真的都是天线,下面给出天线的一个大致分类图。


◆◆天线指标◆◆

之前小伙伴们发现天线的长度方向和收音机,电视的接收效果有某种联系,实际上我们有意无意对收音机或电视天线的转动,拉伸,改变了天线的参数,影响了对电磁波的接收。天线的发送接收效果的好坏与天线的参数密切相关,下面我们介绍天线的一些基本参数。

1. 工作频段
天线总是在一定的频率范围(频带宽度)内工作,其取决于指标的要求。满足指标要求的频率范围即为天线的工作频率。各种无线制式不同,运营商使用的频段也不一样,需要选择合适频段的天线。

2.极化方式
天线的极化就是指天线辐射时形成的电场强度方向。当电场强度方向垂直于地面时,此电波就称为垂直极化波;当电场强度方向平行于地面时,此电波就称为水平极化波。


双极化天线是由极化彼此正交的两根天线封装在同一天线罩中组成的。由于性能原因,两根天线采用±45度的极化方式。


3. 阻抗
对于线天线,天线输入端的电压与电流的比值称为天线的输入阻抗。

对于面天线,则常用馈线上电压驻波比来表示天线的阻抗特性。

选择合适的馈线和阻抗匹配器,保证天线的输入阻抗与馈线的特性阻抗匹配,使输入天线或从天线输出的功率最大。

4. 天线的方向性
天线的方向性是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。对于接收天线而言,方向性表示天线对不同方向传来的电波所具有的接收能力。天线的方向性的特性曲线通常用方向图来表示。

(方向图可用来说明天线在空间各个方向上所具有的发射或接收电磁波的能力。图中通常都有两个瓣或多个瓣,其中最大的瓣称为主瓣,其余的瓣称为副瓣。)

5.波瓣宽度(又称波束宽度或主瓣宽度或半功率角)
波瓣宽度是指在主瓣最大辐射方向两侧,辐射强度降低 3 dB(功率密度降低一半)的两点间的夹角。波瓣宽度越窄,方向性越好,作用距离越远,抗干扰能力越强。

6.前后比
前后比是指主瓣最大值与背瓣最大值之比。表明了天线对背瓣抑制的好坏。

7.增益
天线增益是指: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。增益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。天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向辐射电磁波的能力。需要注意的是天线本身不增加所辐射信号的能量,它只是通过天线振子的组合并改变其馈电方式把能量集中到某一个方向。

8.倾角
天线的倾角是指电波的倾角,而并不是天线振子本身机械上的倾角。倾角反映了天线接收哪个高度角来的电波最强。

9.隔离度
天线的隔离度指的是两根天线或者一根双极化天线的不相关性,隔离度参数合格保证了同扇区天线分集接收的性能。

10.驻波比
天线驻波比是表示天馈线与基站匹配程度的指标。它的产生是由于入射波能量传输到天线输入端后未被全部辐射出去,产生反射波,叠加而成的。

此外天线指标还需要关注天线的下倾方式,以及端口数,接头,馈线等。

你都见过什么形状的天线?

来源:中兴文档

-END-

往期好文合集

在华为鸿蒙OS上尝鲜,我的第一个“hello world”

厉害了!华为继鸿蒙OS后,即将发布国产编程语言,打破国外垄断!

PID到底是个啥?来给你讲个故事

  最 后   
 

若觉得文章不错,转发分享,也是我们继续更新的动力。
5T资源大放送!包括但不限于:C/C++,Linux,Python,Java,PHP,人工智能,PCB、FPGA、DSP、labview、单片机、等等
在公众号内回复「 更多资源 」,即可免费获取,期待你的关注~

免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

一直以来,3G都是大家的关注焦点之一。因此针对大家的兴趣点所在,小编将为大家带来3G的相关介绍,详细内容请看下文。

关键字: 3G 通信技术

今天,小编将在这篇文章中为大家带来手机NFC的有关报道,通过阅读这篇文章,大家可以对手机NFC具备清晰的认识,主要内容如下。

关键字: NFC 近距离无线通信 通信技术

随着5G商用落地,临近不惑之年的移动通信技术与过了甲子之年的人工智能技术,从独立演进开始走向深度融合发展。

关键字: 5G 人工智能 通信技术

在这篇文章中,小编将为大家带来NFC的相关报道。如果你对本文即将要讲解的内容存在一定兴趣,不妨继续往下阅读哦。

关键字: NFC 通信技术 近场通信技术

从2G到3G,再到4G,每一次技术的升级都给我们的生活带来了极大的便利。如今,5G网络作为下一代移动通信技术,正逐渐成为全球关注的焦点。那么,5G网络什么时候能够普及呢?本文将从5G技术的发展、应用场景以及市场前景等方面...

关键字: 5G 4G 通信技术

1月5日消息,据媒体报道,中国和俄罗斯的科学家联手,在两国之间成功测试了超远距离、“完整周期”的量子加密通信,尚属首次,意义深远。

关键字: 量子加密通信 通信技术

中国工程院院士、北京邮电大学教授张平在2023中国无线电大会主论坛上,作了题为《6G太赫兹高频段通信》的专题报告。

关键字: 太赫兹 通信技术 无线电

业余无线电通信是一种通过无线电波进行通信的方式,它已经成为全球范围内的一项热门活动。本文将详细介绍业余无线电通信的基本知识、应用场景和发展趋势,以帮助读者更好地了解这一领域。

关键字: 无线电通信 无线电波 电磁波

近距离无线通信是近年来迅速发展的通信技术,广泛应用于智能家居、物联网、无线传感网络等领域。本文将介绍近距离无线通信的关键技术,包括蓝牙技术、ZigBee技术、WiFi技术等。

关键字: 无线通信 通信技术 无线传感网络

天线是一种用于接收和发射电磁波的装置,广泛应用于无线电通信、雷达、导航等领域。天线的设计原理主要包括以下几个方面:基本理论、辐射特性、阻抗匹配、极化特性、增益和方向性等。本文将对天线设计的基本原理进行详细的介绍。

关键字: 天线 电磁波
关闭
关闭