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什么是天線?

09/25 08:33
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什么是天線?

天線的基本作用是能量轉(zhuǎn)換,把從導(dǎo)線(饋線)上傳下來的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為無線電波發(fā)射到空間中,天線輻射電磁波的機(jī)理源自麥克斯韋方程,電荷能產(chǎn)生電場(chǎng),電流能產(chǎn)生磁場(chǎng),而且變化的電場(chǎng)能夠產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)也能夠產(chǎn)生變化的電場(chǎng),當(dāng)導(dǎo)體載有交變電流時(shí),就會(huì)發(fā)生電磁波的輻射。

簡(jiǎn)單來說,天線是把電信號(hào)變?yōu)殡姶挪ㄐ盘?hào)的工具。

天線的參數(shù)

天線增益

很多小伙伴都會(huì)有一個(gè)誤區(qū),天線增益13dBi,認(rèn)為增加了功率或者提升了靈敏度。

從上文天線的定義看,天線只是將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶挪ǎ且粋€(gè)能量轉(zhuǎn)換的過程,根據(jù)能量守恒原則,天線本身并沒有能量放大作用,天線作為工具還會(huì)存在轉(zhuǎn)換效率的問題,電磁波不僅不會(huì)提升還會(huì)降低,那么天線的增益是怎么回事?

在某一規(guī)定方向上的輻射功率通量密度與參考天線在相同輸入功率時(shí)最大輻射功率通量密度的比值。

天線增益是相對(duì)于參考天線來說的,通常以輸入相同功率的全向天線或半波振子天線在某方向的輻射強(qiáng)度為參考值,以全向天線為參考時(shí)記作dBi(i-isotropic),以半波對(duì)稱振子(偶極子)天線為參考時(shí)記作dBd(d-dipole)。兩者有一個(gè)固定的dB差值,即0dBd等于2.15dBi。

所以,增益是對(duì)比量,是對(duì)比全向天線或者半波偶極子天線為參考量。

所以天線對(duì)于接收機(jī)的增益怎么理解?

高增益天線對(duì)于接收機(jī)來說,并不能提升接收機(jī)的靈敏度,提升的是SNR,對(duì)比0dBi天線,能夠接收更多的信號(hào)。

天線駐波

回波損耗計(jì)算公式:回波損耗 = 入射功率/ 反射功率

當(dāng)饋線和天線共軛匹配時(shí),能量全部被負(fù)載吸收,饋線上只有入射波,沒有反射波。

當(dāng)天線和饋線不匹配時(shí),也就是天線輸入阻抗不等于饋線特性阻抗時(shí),負(fù)載只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回來形成反射波。

天線駐波對(duì)于系統(tǒng)來說就是能量有多少是被轉(zhuǎn)換成電磁波傳輸出去。也就是傳輸效率。

天線效率?一般定義為天線的輻射功率與輸入功率之比。高效率天線能將輸入的大部分能量輻射出去,而低效率天線大部分被吸收為天線內(nèi)的損耗,或因?yàn)?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1469122.html">阻抗不匹配而被反射回來。

方向圖

0dBi的天線是全向天線,為了是傳輸更具高效性。天線一般都有方向,即天線的方向性。

旁瓣抑制(Side Lobe Suppression,或旁瓣電平):表示主瓣與最高旁瓣之間的差值。

水平半功率波束寬度(Half-Power Beamwidth, HPBW):表示從主瓣最大高度下降 3dB 的左右兩個(gè)角度之間的范圍,通常在水平和垂直兩個(gè) 2D 輻射方向圖中呈現(xiàn)。

前后功率比(Front-to-Back Ratio):表示定向天線正向峰值增益與背面(180°)增益的比值,通常用 dB 表示。

總結(jié)

天線是一個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)換電磁波的工具,轉(zhuǎn)換過程存在轉(zhuǎn)換效率(駐波),頻響,方向,增益(對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)天線)

最后的話

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