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楼主: mao047 - 

天线基本知识点征集

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发表于 2009-3-27 16:40:16  | 显示全部楼层

天线的频带宽度

天线的性能参数如输入阻抗、方向图、主瓣宽度、副瓣电平、波束指向、极化、增益等一般是随频率的改变而变化的,有些参数随频率的改变而变化较大,而使电气性能将下降。因此,工程上一般都要给出天线的频带宽度,简称天线的带宽,其定义为:天线某个性能参数符合规定标准的频率范围。这个频率范围的中点处频率称为中心频率f0,以此频率范围作为天线的带宽,在此频带宽度内的天线性能参数与中心频率上的值进行比较,均符合规定的标准。
不同系统对天线工作频带的要求不同。例如:中波广播发射天线对频带要求不高;短波远距离定点通讯因电波随昼夜、四季变化,需经常更换工作频率,需要一定频带宽度;电子对抗设备为了进行干扰和抗干扰,往往需要天线有很宽的工作频带。
不同形式的天线以及天线的不同电气性能参数对频率的敏感程度不同。例如,对称振子天线,其方向图、方向性系数随频率改变的变化不大,但其输入阻抗则随频率改变而变化很大,因而匹配程度受频率的改变影响较大。所以,在一些对方向图形状要求不高的系统中,主要解决阻抗带宽的问题。
在一些阵列天线中,频率改变会使主瓣指向偏离预定方向,副瓣电平增高,甚至可能出现栅瓣(两个及两个以上最大波瓣同时出现),这时方向图带宽就成了主要因素。
圆极化天线的主要限制因素往往是其极化特性。
可见,对不同系统、不同用途的天线,所提出的带宽标准是不同的。有的带宽标准是阻抗或驻波比带宽,有的带宽标准是方向图带宽,有的是增益带宽,有的是极化带宽等等。
天线带宽的表示方法通常有三种:
(1) 绝对带宽:指天线能实际工作的频率范围,即上下限频率之差
Δf=f2−f1
(2) 相对带宽:它由上下限频率之差与中心频率之比来表示
Δf=(f2-f1)/f0 *100%
(3) 比值带宽:指上下限频率之比,即f2:f1。如10:1的带宽
绝对带宽不具保密性,对外界一般不用。一般多采用后两种带宽表示。对中等及以下带宽的天线,可采用相对带宽表示;对超带宽天线则可采用比值带宽。
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发表于 2009-3-28 21:10:03  | 显示全部楼层

其他贴上转的,感觉挺有用的

展宽微带天线带宽的主要方法
本文来自:微波技术网★http://imw.mwhrf.com★ 转帖请注明出处! 作者:zhangqi0980
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1 、采用特殊材料的介质基片
微带天线阻抗频带窄的根本原因在于它是一种谐振式天线, 它的谐振特性犹如一个高Q 并联谐振电路。因此, 展宽频带的基本途径是降低等效谐振电路的Q 值。这样, 可以采取增大基片厚度, 降低基片的介电常数εr 等方法实现。由于因辐射引起的Q 值几乎与电厚度h/ λ 成反比, 所以加厚基片是展宽频带的有效手段, 但是基片加厚过大会引起表面波的明显激励。降低εr 可以将带宽扩至1~2 倍, 同时可以减小表面波的影响,但要求馈线宽, 需抑制辐射损耗的加大。目前, 一个不常用但非常简单的降低Q 值的方法是采用大损耗基片或附加有耗材料。例如用铁氧体材料作基片可以明显展宽频带, 且使贴片尺寸大。
2 、附加阻抗匹配网络
这种方法实际上并不属于天线本身的问题, 而是属于馈线匹配问题。由于线极化微带天线的工作带宽主要受其阻抗带宽限制, 因此采用馈线匹配技术就能使他工作于较宽频域上。例如
采用简单的双枝节匹配技术, 可将带宽增大至2 倍左右。利用切比雪夫网络来综合宽 频带阻抗 匹配网络, 可将带宽增大到4 倍左右。如图1 所示的这种结构, 由于采用探针馈电, 所以不可避免地给天线附加了较大的输入电抗。因此根据传输线理论引入图中的传输线枝节( s tub) , 使他与天线贴片共面并与贴片的辐射边相连。这样, 他可以补偿馈电探针引起的输入电抗, 使整个天线达到匹配。在这里, 微带传输线枝节就充当了一个简单的匹配网络。因此, 当天线和枝节的尺寸与位置设计合理时, 微带天线的带宽可以达到25%。这种天线结构简单, 制作方便, 匹配也比本身也要引起辐射, 从而干扰天线方向图, 降低效益。
3 、天线加载
在微带天线上加载短路探针, 可以提高谐振频率以调谐天线。天线采用探针馈电, 他的典型结构如图2 所示。这种结构中,主要是通过调整馈电探针的位置来激励多种相邻的谐振模式,
然后借助于短路销钉调谐各个谐振频率, 使所有的谐振点适当偏离天线主轴, 用以激励不同的谐振模式, 而短路销钉均匀地分列于贴片边缘, 用以调谐天线和实现天线小型化。这种结构的微带天线, 如果探针和短路销钉的位置选取适当, 他的工作频带可以达到67.5%。但是在这种结构中, 阻抗匹配极大地依赖于短路销钉和探针的位置, 并且短路销钉的粗细和数量都比较明显地影响谐振频率, 所以调谐和实现匹配比较困难, 计算和仿真也比较复杂。
4 、采用多层介质基片


微带天线的结构采用多层介质基片, 将馈电网络与天线贴片分别置于不同的介质基片上, 这样可以获得宽频带的驻波比电磁耦合的馈电方式。对贴片进行馈电, 改变贴片振子与馈线的相对高度和改变贴片中心与馈线端点的相对位置, 就可以获得一个匹配点。利用这种馈电方式在基片厚度选取合适的情况下带宽可以达到7.7%。这种结构的改进如图4 , 他同样采取电磁耦合的馈电方式, 与以前不同的是他的匹配利用一个短的调谐枝节来实现, 这种方法比较容易快速和精确地找到匹配点。当天线模型设计得当时, 他的带宽可以达到13%。同时, 采用多层介质基片可以实现多频段工作, 当配置得当时, 多个谐振频率适当接近, 结果将形成频带大大展宽的多峰谐振电路。目前, 采用多层介质基片展宽频带的微带天线中, 馈电还可以利用口径耦合实现, 也就是在天线贴片与馈电网络加1 个带有缝隙的接地板, 微带线通过此口径对贴片馈电。比较复杂而且精确度不是很高。同时, 随覆盖层厚度的增加, 天线的谐振频率呈单调降低, 并且驻波比先减小后增大。因此, 在设计天线过程中, 必须考虑覆盖层对天线贴片和馈电网络的影响, 这样加大了计算量和设计难度。
5 、采用多层介质基片
近年来, 由于无线通信的发展需求, 各种形状的微带贴片天线都被用来拓展频带和实现天线的小型化。例如蝶形、倒L 形、三角形等等。
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发表于 2009-4-1 10:11:54  | 显示全部楼层

对数周期天线知识

很希望能得到对数周期天线的详细资料,最好是能详细讲解原理、各种参数、天线设计方面的知识,感谢感谢!
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发表于 2009-4-7 08:16:59  | 显示全部楼层
真的非常感谢这个帖子,真的太好了,比某些教科书好很多!!!!希望自己也能出一份力,无奈我还是初学者,只能回这个帖子,表达对主人的感激!!!!
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发表于 2009-4-8 15:13:22  | 显示全部楼层

转载52RD研发网

(1)天线工作原理及作用是什么  
答:天线作为无线通信不可缺少的一部分,其基本功能是辐射和接收无线电波。发射时,把高频电流转换为电磁波;接收时,把电滋波转换为高频电流。  
    (2)天线有多少种类?
  答:天线品种繁多,主要有下列几种分类方式:  按其用途可以分为发信天线和收信天线;按使用波段可以分为长、中、短、超短波天线和微波天线、微带天线等。此外,我们还可按其工作原理和结构来进行分类。
为便于分析和研究天线的性能,一般把天线按其结构形式分为两大类:一类是半径远小于波长的金属导线构成的线状天线,另一类是用尺寸大于波长的金属或介质面构成的面状天线。线状天线主要用于长、中、短波频段,面状天线主要用于厘米或毫米波频段;甚高频段一般以线状天线为主,而特高频段则线、面状天线兼用。线状天线和面状天线的基本工作原理是相同      按用途可分为基地台天线(base station antenna)和移动台天线(mobile portable antennas)  按工作频段可划分为超长波、长波、中波、短波、超短波和微波;按其方向可划分为全向和定向天线;  
    (3)如何选择天线?
  答:天线作为通信系统的重要组成部分,其性能的好坏直接影响通信系统的指标,用户在选择天线时必须首先注重其性能。具体说有两个方面,第一选择天线类型;第二选择天线的电气性能。选择天线类型的意义是:所选天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求;选择天线电气性能的要求是:选择天线的频率带宽、增益、额定功率等电气指标是否符合系统设计要求。因此,用户在选择天线时最好向厂家联系咨询。  
    (4)什么是天线的增益? 
 答:增益是天线的主要指标之一,它是方向系数与效率的乘积,是天线辐射或接收电波大小的表现。增益大小的选择取决于系统设计对电波覆盖区域的要求,简单地说,在同等条件下,增益越高,电波传播的距离越远,一般基地台天线采用高增益天线,移动台天线采用低增益天线。       
     (5)什么是电压驻波比?
 答:天线输入阻抗和馈线的特性阻抗不一致时,产生的反射波和入射波在馈线上叠加形成的磁波,其相邻电压的最大值和最小值之比是电压驻波比,它是检验馈线传输效率的依据,电压驻波比小于1.5,在工作频点的电压驻波比小于1.2,电压驻波比过大,将缩短通信距离,而且反射功率将返回发射机功放部分,容易烧坏功放管,影响通信系统正常工作。  电压驻波比 1.0 1.1 1.2 1.5 2.0 3.0  反射功率% 0 0.2 0.8 4.0 11.1 25.0  传输功率% 100 99.8 99.2 96 88.9 75.0  
     (6)什么是天线的方向性? 
 答:天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力,这就是天线的方向性。衡量天线方向性通常使用方向图,在水平面上,辐射与接收无最大方向的天线称为全向天线,有一个或多个最大方向的天线称为定向天线。全向天线由于其无方向性,所以多用在点对多点通信的中心台。定向天线由于具有最大辐射或接收方向,因此能量集中,增益相对全向天线要高,适合于远距离点对点通信,同时由于具有方向性,抗干扰能力比较强。  
     (7)如何理解天线的工作频带宽度? 
 答:天线的电参数一般都于工作频率有关,保证电参数指标容许的频率变化范围,即是天线的工作频带宽度。一般全向天线的工作带宽能达到工作频率范围的3-5%,定向天线的工作带宽能达到工作频率的5-10%。  
    (8)如何选取电缆及电缆长度? 
 答:移动通信系统常使用特性阻抗为50欧的同轴电缆作为馈线。为了有效地把电波传输到天线接口,应尽量减小馈线的传输损耗。传输损耗取决于电缆的直径和长度,同一频率下电缆直径越大,损耗越小,电缆越长损耗越大,原则上,要求电缆的传输损耗不宜超过3分贝。下表列出常用电缆的衰减值(db/m),用户可根据自已情况,合理选择电缆型号及长度。  频率型号 150MHz 400MHz 900MHz  SYV-50-7 0.121 0.203 0.295  CTC-50-7 0.060 0.100 0.165  CTC-50-9 0.050 0.085 0.135  CTC-50-12 0.040 0.060 0.105  进口10D-FB 0.040 0.070 0.110  
    (9)如何选择天线安装地点? 
 答:由于地形和环境的影响,天线接收到的电磁波是直射波、反射波及散射波的叠加,其结果决定了接收点处的场强幅度和相位,并直接影响天线的应用效果。因此,选择天线架设位置应注意以下几个方面:  1、 天线的发射或接收方向应避开障碍物(楼房、铁塔、桥梁等);  2、 天线架设地点应尽量远离干扰源(高压线、航线、铁塔、公路等);  3、 天线应尽量架设在附近的制高点:  4、 如有几付天线同在一个铁塔上工作,应特别注意它们之间的左右和上下的间距,以防相互耦合影响系统性能。  
     (10)天馈系统应如何安装?
  答:首先将天线、馈线和配套零部件按产品说明的要求组装好,然后在天线的支撑位置,用卡具固定于塔杆的天线支架上,并使天线与塔杆的平行间距大于使用波长,减少塔杆对天线性能的影响。在天线端口处,将馈电线用连接器(或称电缆头)与天线接好,弯一个直径约五十倍于馈电线直径的圆环固定于天线支架上,避免连接器部位直接受力而断线或损坏。  
      (11)天馈系统如何防水? 
 答:天线与馈电线主要是靠连接器连接,采用自粘性橡胶密封带,将其拉伸后,以半搭形式缠绕在接连器上,可起到良好的密封防水作用。另外,在馈电线进入室内处弯一个返水弯,可避免雨水沿馈电线进入室内设备。 
  (12)如何检测天馈系统? 
 答:天馈系统架设好后,应由专业技术人员使用专用检测仪器进行检测。通常可在发射机和天馈系统之间串接通过式功率计,检验设备发射机功率和反射功率的大小来判断系统工作是否正常
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发表于 2009-4-9 08:45:24  | 显示全部楼层
good good very good!!!!!
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发表于 2009-4-14 23:20:12  | 显示全部楼层
我的本意是创建一个帖子让大家把一些天线基础知识发上来
以便于论坛建立FAQ

现在发现好像没有多少人有这个兴趣嘛!
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发表于 2009-6-23 16:02:07  | 显示全部楼层
Q:何为天线的带宽?
A:天线某个性能参数(比如增益)符合规定标准的频率范围。这个频率范围的中点处频率称为中心频率。
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发表于 2009-6-30 10:23:22  | 显示全部楼层
天线的类型  

天线分旋转极化天线和非旋转极化天线。旋转极化天线有螺旋线天线和抛物面天线两种。后者又有两种基本形式,一种称为主焦点抛物面天线,它只有一个反射面,是前馈型的;另一种称为卡塞格伦天线,是后馈型的,它除了主反射面(抛物面)以外,还有副反射面(双曲面),电波经两次反射后才集中到一点。主焦点天线简单,但性能较差;卡塞格伦天线的低噪声前置放大器可以放在抛物面的背后,可以防止阳光照射,特别适合在热带的卫星电视接收站使用,但成本较高。  

此外,还有平板天线和环焦天线等,前者使用轻便,适合家庭接收用;后者减小了天线旁瓣,提高了接收效率。为了灵活地接收不同卫星上的电视节目,还生产出一种电动极轴天线。该天线除了原有的天线、馈源外,还设有电动机减速传动天线机构和微机控制的天线控制器。  

有些有线电视系统采用多焦点抛物面天线,用一个固定天线同时接收多颗卫星的电视信号。这种天线装有多个馈源,可以形成多个波束,每个馈源分别接收来自不同卫星的信号。其反射器使用变形的球面或抛物面,例如用球面上截取的矩形,或用两种曲线构成反射器,水平方向是园弧,垂直方向是抛物线的一部分。  

大型卫星通信站的抛物面天线直径为15~30m,中型为4~10m,家用直播卫星电视Ku频段接收天线可小至0.5m。目前我国C频段卫星电视接收站多用1.5~3m天线,Ku波段用0.75~1.5m天线。随着天线、馈源的效率和性能的提高,以及低噪声放大器噪声温度的降低,天线直径可减小。
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发表于 2009-7-28 16:58:10  | 显示全部楼层
挺好的基础知识!
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