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電磁波與天線圖解 - 看圖了解天線原理

作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2018-11-09

  天線是在無線電收發係統中,向空間輻射或從(cong) 空間接收電磁波的裝置。

  

 

  基站天線的發展史

  

 

  

 

  

 

  什麽(me) 是無線電波?

  無線電波是一種信號和能量的傳(chuan) 播形式,在傳(chuan) 播過程中,電場和磁場在空間中相互垂直,且都垂直於(yu) 傳(chuan) 播方向。

  

 

  無線電波的傳(chuan) 播方向

  

 

  無線電波波長和頻率間的關(guan) 係

  波長 λ= C/f (C為(wei) 光速,f為(wei) 工作頻率,λ為(wei) 波長)

  

 

  什麽(me) 是天線極化波?

  電磁波在空間傳(chuan) 播時,若電場矢量的方向保持固定或按一定規律旋轉,這種電磁波便叫極化波。

  

 

  什麽(me) 是雙極化天線?

  由+45°和-45°兩(liang) 副極化方向相互正交的天線組成,並同時工作在收發雙工模式下的天線。

  

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  什麽(me) 是天線的方向圖?

  用來表述天線在空間各個(ge) 方向上所具有的發射和接收電磁波的能力。

  致遠ZigBee模塊板載天線方向圖:

  天線組成部件

  1)輻射單元

  2)反射板

  3)饋電網絡

  4)封裝防護

  什麽(me) 是天線增益?

  在輸入功率相等的條件下,實際天線與(yu) 理想的輻射單元在空間同一點處所產(chan) 生的信號的功率密度之比。

  1)天線一般為(wei) 無源器件,不能產(chan) 生能量,天線增益體(ti) 現為(wei) 將能量有效集中向某特定方向輻射或接受電磁波的能力。

  2)天線的增益由振子疊加而產(chan) 生,增益越高,天線長度越長。

  3)天線增益越高,方向性越好,能量越集中,波瓣越窄。

  匹配的概念是什麽(me) ?

  簡單地說,饋線終端所接負載阻抗等於(yu) 饋線特性阻抗時,稱為(wei) 饋線終端是匹配連接的。

  匹配時,饋線上隻存在傳(chuan) 向終端負載的入射波,而沒有由終端負載產(chan) 生的反射波,因此,當天線作為(wei) 終端負載時,匹配能保證天線取得全部信號功率。如下圖所示,當天線阻抗為(wei) 50 歐時,與(yu) 50 歐的電纜是匹配的,而當天線阻抗為(wei) 80 歐時,與(yu) 50 歐的電纜是不匹配的。

  如果天線振子直徑較粗,天線輸入阻抗隨頻率的變化較小,容易和饋線保持匹配,這時天線的工作頻率範圍就較寬。反之,則較窄。

  在實際工作中,天線的輸入阻抗還會(hui) 受到周圍物體(ti) 的影響。為(wei) 了使饋線與(yu) 天線良好匹配,在架設天線時還需要通過測量,適當地調整天線的局部結構,或加裝匹配裝置。

  下圖為(wei) ZM470SX LoRa模塊及為(wei) 特殊應用預留的π型匹配電路:

  什麽(me) 是反射損耗?

  當饋線和天線匹配時,饋線上沒有反射波,隻有入射波,即饋線上傳(chuan) 輸的隻是向天線方向行進的波。這時,饋線上各處的電壓幅度與(yu) 電流幅度都相等,饋線上任意一點的阻抗都等於(yu) 它的特性阻抗。而當天線和饋線不匹配時,也就是天線阻抗不等於(yu) 饋線特性阻抗時,負載就隻能吸收饋線上傳(chuan) 輸的部分高頻能量,而不能全部吸收,未被吸收的那部分能量將反射回去形成反射波。

  什麽(me) 是電壓駐波比(VSWR)?

  為(wei) 傳(chuan) 輸線上的電壓最大值與(yu) 電壓最小值之比。當天線端口沒有反射時,就是理想匹配,駐波比為(wei) 1;當天線端口全反射時,駐波比為(wei) 無窮大。

  電壓駐波比是天線高效率輻射的基本指標要求。在全頻段內(nei) 考察VSWR,取最大值為(wei) 指標。

Tags:天線原理,電磁波  
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