天线工作原理与主要参数Word文档格式.docx

1、（-）天线的分类VBR沃线的形式繁多，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。VBR八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的。（三） 天线的工作原理只沃线本身就是一个振荡器，但又与普通的LC振荡 回路

2、不同，它是普通振荡回路的变形。图1-9示出了它的演变过程。图中LC是发信机的振荡回路。如图1-9 （a）所示，电场集中在电容器的两个极板之中，而磁 场则分布在电感线圈的有限空间里，电磁波显然不能向广阔空间辐射。如果将 振荡 电路展开，使电磁场分布于空间很大的范围，如图 1-9 （b）、（c）所示，这就创 造了有利于辐射的条件；于是，来自发信机的、已调制的高频信号电流由馈线 送到 天线上，并经天线把高频电流能量转变为相应的电磁波能量，向空间辐射，如图1-9 （d）所示。fe磁波的能量从发信天线辐射出去以后，将沿地表面 所有方向向前传播。若在交变电磁场中放置一导线，由于磁力线切割导线，就在导 线两

3、端激励一定的交变电压一一电动势，其频率与发信频率相同。若将该导线通过 馈线与收信机相连，在收信机中就可以获得已调波信号的电流。因此，这个导线就 起了接收电磁波能量并转变为高频信号电流能量的作用，所以称此导线为收信天 线。无论是发信天线还是收信天线，它们都属于能量变换器，“可逆性”是一般 能量变换器的特性。同样一副天线，它既可作为发信天线使用，也可作为收信天线 使用，通信设备一般都是收、发共同用一根天线。因此，同一根天线既关系到发信 系统的有效能量输出，又直接影响着收信系统的性能。CBR天线的可逆性不仅表现在 发信天线可以用作收信天线，收信天线可 以用作发信天线，并且表现在天线用作发 信天线时的

4、参数，与用作收信天线时的参数保持不变，这就是天线的互易原理。BRT便于讨论，常将天线作为发信天线来分析，所得结论同样适用于该 天线用 作收信天线的情况。（四）天线的主要参数仁天线效率天线效率为天线辐射功率Pr与天线输入功率Pin （辐射功率与天线内所消耗的 功率Ps之和）之比。即上式还可用天线输入端的辐射电阻R。和损耗电阻Rs表 示， 即可见，要提高辐射效率，应设法增大辐射电阻和减小损耗电阻。2.方向性系数为了定量表示天线辐射功率在空间的集中程度，我们采用方向性系数 D,并定义如下：&相同的辐射功率下，天线产生于某点的电场强度的平方 E2与点源天线（无方向性辐射源）在该点产生的电场强度平方Eo

5、2之比，叫做该天线在该点方 向的方向性系数，即Prz和PDZ分别表示该天线与点源天线的辐射功率。由定 义可 知，由于天线在各个方向辐射强度不同，方向性系数 D也不同，一般所讲的某天线的方向性系数，都是指最大辐射的方向性系数（除注明方向），并且实际 天线的方向性系数都是大于1的。3.增益系数天线增益系数等于天线效率n与其方向性系数D的乘积，即G=rD。天线增益比天线方向性系数更全面地反映了天线的性质。天线增益不仅考 虑了 方向性引起的场强变化，还考虑了天线效率对场强的影响。天线增益系数般可用分贝（dB）表示，即G （dB） =101ogG定的作为参考标准的天线增益称为“相对增益O4.方向图一个发

6、信天线向空间各方向辐射能量的强弱是不相同的。同样，对于同样强度 的辐射波，收信天线拾取功率的大小也与电磁波的方向有关。天线方向图用来表示天线的辐射或接收强度随空间方向的对应关系。指定平面上以天线振子中心为原点，绘出许多射径方向的向量，取 其长度正比于各射径方向上等距离各点处的场强，将所有向量的末端连结成一条曲线，该 曲线就是天线在指定平面上的方向图。通常取场强最大值定为1,其它各方向按最 大值的百分数来标注。为了实用和方便，人们一般取其场强在两个互相垂直的主要E面是平面（E面和H面）上的投影来反映整个天线的方向图。通过天线最大辐射方向并平行于电场向量的平面，H面是通过天线最大辐射方 向并垂直于

7、E面的平面。某天线的方向图如图1-门所示。BR：在天线方向图1-11 （a）所示。波束宽度的中，两半功率点间的夹角为方向图的波束宽度，如图 大小，表示天线方向性的强弱。立体电场等效图5输入阻抗VBR,吏天线能获得最多的功率，应使天线与馈线匹配，就需 要知 道天线的输入阻抗。天线的输入阻抗Zin为输入端电压与输入端电流之比。即输入 阻抗一般包括输入电阻和输入电抗。输入电阻对应于天线辐射的功率和 天线系统损 耗的功率，即Ri n=Rro+Rs为从输入端计算的损耗电阻，输入电抗对应于天线周围 感应场的无功功率。VBR6工作频带VBR沃线工作频带的含义与电路频带的含义相类似，它是指天线在 工作时能符合

8、某种技术要求的频率范围。对于只有一个频率或几个频率相距很近的通信设备而言，天线的频带宽度无需 考虑。但对于具有两个以上频率，而且频差又较大的通信设备，就不能不考虑天线 的频带宽度。二、通信设备常用天线与架设VBR通信设备天线的种类较多，其性能也有所不 同。就通信设备体积大小和移动性能而言，天线则有基地固定式通信设备天线、车 载式通信设备天线和便携袖珍式通信设备天线等。（-）基地固定式通信设备天线VBR于基地或固定式通信设备具有一定的通信范围要求加之下属移动通信设备天线较矮的缘故，为保证视距范围内的通 信，要求基 地或固定式通信设备的天线架设应尽量高，一般架设在高层建筑物的顶部或铁塔 o1.常用

9、天线种类（1）J型天线它是将同轴线的芯线伸长而成。天线部分长度为” 2（入为波长），末端馈电 借” 4长的阻抗变换器与同轴馈线阻抗匹配，如图1 -12（a）所示，图（b）是为了防止 雷击而把电缆芯线与外皮对调而成。（2）同轴偶极天线它是用同轴线的外套与芯线伸长部分组成一个半波垂直振子，在半波振子的中点接入同轴馈电线而成，如图1-13（a）所示。（3）布朗天线它是将半波偶极天线下半部分导体改成四根辐向线，垂直辐射 部分折叠接地而成，如图1-13（b）所示。这样制作既能提高天线输入阻抗与工作 带宽，又 能起防雷击作用。图1-14引向天线引向天线它是由一根有源振子和几根无源振子（引向器和反射器）组成

10、的寄生天线。一 般有源振子长度为半波谐振长度，引向器较有源振子约短515%,反射器较有源振 子约长515%,反射器与有源振子问的距商为（0. 10. 25）入引向器与有源振子间距离为（0.1-0. 34）入其型式之一如图1T4所示。全向XX天线将半波振子垂直的二单元、四单元或六单元排列组阵，水平方向图没有变 化， 依旧为一个圆，而垂直方向性将增强，因而可以获得全向高增益天线。vBR：当工作 频率比较高时，高增益天线还可以使用交叉连接同轴电缆段来组成，每段电缆的内 导体和相邻电缆的外导体交替连接，每段电缆的长度等于电缆中电波的半波长，外 皮上的电流分布相位相同。串联后的同轴电缆全部安装在玻璃钢套

11、管内密封，下面 用电缆引出。2.天线架设1） 天线尽可能架设到高处，使电波传播距离增加。这点对在城市中使用的超 短波通信设备而言，尤其重要。2） 架设天线要避开周围障碍物，力求做到在通信方向上无阻挡。对输电线铁塔 等小障碍物要离开天线一定的距离，最好不要位于通信方向上；对高地的陡ill肖斜 坡 金属、石头和钢筋混凝土建筑等大障碍物，则要求离开天线的距离越远越好。3） 天线夹板应夹于天线内部接线器部分，不应该夹于天线发射体上，以免影响 天线的性能。4）高频电缆不要笔直垂下，最好绕一圈，如图1-16所示。固定后，使受力分散，同时也有避雷作用。离。（c）如果条件许可，应将天线架设在面向通信方向的山坡

12、上或侧面斜坡上。（d）天线架设在草房、木房或一般砖木结构房屋内，对通信能力影响较小，但 在石头或钢筋混凝土建筑物内架设天线，则影响很大。这时应尽可能将天线置于房 顶层（但不要在正好有金属结构的屋顶下），或选择朝向通信方向的窗口处。（8）当天线周围有强烈干扰（特别是汽车火花干扰等）时，应设法更换天线 的架设位置。（三）便携或袖珍式通信设备天线（1）鞭状天线它是便携或袖珍式通信设备最常用的一种天线，也是天线中最简单 最基 本的型式。常用的有拉杆式，接杆式和蛇骨式。BR鞭状天线在水平面内是全 方向性的，它在水平面内的辐射图形近似于一个以鞭状天线为中心的圆。但是，由 于人体效应影响了辐射图形，形成了一

13、定的方向性。（2）螺旋天线它与鞭状天线一样，也是便携或袖珍式通信设备常用天线之一如手持试对讲机 基本采用螺旋天线。它的最大辐射方向在垂直于螺旋轴的平面上，即在水平面内天 线为全方向性。螺旋天线与4鞭状天线相比，虽然增益稍低了一些，但是天线的长 度可缩短2/3或更多，而且仍然保持“自谐振”，携带也更方便。2.使用注意事项1）在通信距离不远或信号较强时，通信设备方向性一般情况下不明显，通信 双方应使天线互相背向倾斜；当不易辨别通信方向时，可将通信设备缓转，确定一 个最佳可听度方向。2）在低凹地方通信时，应使天线高出地面一定的长度，（四）通信设备天线的维护由于天线长期在室外恶劣气候条件下使用，所以定期维护是非常必要的。应在 相应的部位上定期涂漆、涂油、密封，尤其是电接触部位。如发现有氧化腐蚀现象，应及时采取措施，用以密封的橡胶零件，如发现 老化 开裂，应及时更换。