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天線類型的普及與介紹

作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2018-11-17

天線總輸入功率的比值,稱該天線的最大增益係數。它是比天線方向性係數更全麵的反映天線對總的射頻功率的有效利用程度。並用分貝數表示。可以用數學推證,天線最大增益係數等於(yu) 天線方向性係數和天線效率的乘積。

天線效率

它是指天線輻射出去的功率(即有效地轉換電磁波部分的功率)和輸入到天線的有功功率之比。是恒小於(yu) 1的數值。

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,又稱天線極化波,或偏振波。通常可分為(wei) 平麵極化(包括水平極化和垂直極化)、圓極化和橢圓極化。

極化方向

極化電磁波的電場方向稱為(wei) 極化方向。

極化麵

極化電磁波的極化方向與(yu) 傳(chuan) 播方向所構成的平麵稱為(wei) 極化麵。

垂直極化

無線電波的極化,常以大地作為(wei) 標準麵。凡是極化麵與(yu) 大地法線麵(垂直麵)平行的極化波稱為(wei) 垂直極化波。其電場方向與(yu) 大地垂直。

水平極化

凡是極化麵與(yu) 大地法線麵垂直的極化波稱為(wei) 水平極化波。其電場方向與(yu) 大地相平行。 

平麵極化

如果電磁波的極化方向保持在固定的方向上,稱為(wei) 平麵極化,也稱線極化。在電場平行於(yu) 大地的分量(水平分量)和垂直於(yu) 大地表麵的分量,其空間振幅具有任意的相對大小,可以得到平麵極化。垂直極化和水平極化都是平麵極化的特例。

圓極化

當無線電波的極化麵與(yu) 大地法線麵之間的夾角從(cong) 0~360°周期的變化,即電場大小不變,方向隨時間變化,電場矢量末端的軌跡在垂直於(yu) 傳(chuan) 播方向的平麵上投影是一個(ge) 圓時,稱為(wei) 圓極化。在電場的水平分量和垂直分量振幅相等,相位相差90°或270°時,可以得到圓極化。圓極化,若極化麵隨時間旋轉並與(yu) 電磁波傳(chuan) 播方向成右螺旋關(guan) 係,稱右圓極化;反之,若成左螺旋關(guan) 係,稱左圓極化。

橢圓極化

若無線電波極化麵與(yu) 大地法線麵之間的夾角從(cong) 0~2π周期地改變,且電場矢量末端的軌跡在垂直於(yu) 傳(chuan) 播方向的平麵上投影是一個(ge) 橢圓時,稱為(wei) 橢圓極化。當電場垂直分量和水平分量的振幅和相位具有任意值時(兩(liang) 分量相等時例外),均可得到橢圓極化。

長波天線、中波天線

是工作於(yu) 長波及中波波段的發射天線或接收天線的統稱。長、中波是以地波和天波傳(chuan) 播的,而天波則連續反射於(yu) 電離層和大地之間。根據此傳(chuan) 播特性,長、中波天線應能產(chan) 生垂直極化的電波。在長、中波天線中,應用較廣的的有垂直型、倒L型、T型、傘(san) 型垂直接地天線。長、中波天線應有良好的地網。長、中波天線存在著許多技術上的問題,如有效高度小、輻射電阻小、效率低、通頻帶窄、方向性係數小等。為(wei) 了解決(jue) 這些問題,天線結構往往非常複雜,非常龐大。

短波天線

工作於(yu) 短波波段的發射或接收天線,統稱為(wei) 短波天線。短波主要是借助於(yu) 電離層反射的天波傳(chuan) 播的,是現代遠距離無線電通信的重要手段之一。短波天線形式很多,其中應用最多的有對稱天線、同相水平天線、倍波天線、角型天線、V型天線、菱形天線、魚骨形天線等。和長波天線比較,短波天線的有效高度大,輻射電阻大,效率高,方向性良好,增益高,通頻帶寬。

超短波天線

工作於(yu) 超短波波段的發射和接收天線稱為(wei) 超短波天線。超短波主要靠空間波傳(chuan) 播。這種天線的形式很多,其中應用最多的有八木天線、盤錐形天線、雙錐形天線、“蝙蝠翼”電視發射天線等 。

微波天線

工作於(yu) 米波、分米波、厘米波、毫米波等波段的發射或接收天線,統稱為(wei) 微波天線。微波主要靠空間波傳(chuan) 播,為(wei) 增大通信距離,天線架設較高。在微波天線中,應用較廣的有拋物麵天線、喇叭拋物麵天線、喇叭天線、透鏡天線、開槽天線、介質天線、潛望鏡天線等。

定向天線

定向天線是指在某一個(ge) 或某幾個(ge) 特定方向上發射及接收電磁波特別強,而在其它的方向上發射及接收電磁波則為(wei) 零或極小的一種天線。采用定向發射天線的目的是增加輻射功率的有效利用率,增加保密性;采用定向接收天線的主要目的是增加抗幹擾能力。

不定向天線

在各個(ge) 方向上均勻輻射或接收電磁波的天線,稱為(wei) 不定向天線,如小型通信機用的鞭狀天線等。

寬頻帶天線

方向性、阻抗和極化特性在一個(ge) 很寬的波段內(nei) 幾乎保持不變的天線,稱為(wei) 寬頻帶天線。早期的寬頻帶天線有菱形天線、V形天線、倍波天線、盤錐形天線等,新的寬頻帶天線有對數周期天線等。

調諧天線

僅(jin) 在一個(ge) 很窄的頻帶內(nei) 才具有預定方向性的天線,稱為(wei) 調諧天線或稱調諧的定向天線。通常,調諧天線僅(jin) 在它的調諧頻率附近5%的波段內(nei) ,其方向性才保持不變,而在其它頻率上,方向性變化非常厲害,以致使通信遭到破壞。調諧天線不適於(yu) 頻率多變的短波通信。同相水平天線、折合天線、曲折天線等均屬於(yu) 調諧天線。

垂直天線

垂直天線是指與(yu) 地麵垂直放置的天線。它有對稱與(yu) 不對稱兩(liang) 種形式,而後者應用較廣。對稱垂直天線常常是中心饋電的。不對稱垂直天線則在天線底端與(yu) 地麵之間饋電,其最大輻射方向在高度小於(yu) 1/2波長的情況下,集中在地麵方向,故適應於(yu) 廣播。不對稱垂直天線又稱垂直接地天線。

倒L天線

在單根水平導線的一端連接一根垂直引下線而構成的天線。因其形狀象英文字母L倒過來,故稱倒L形天線。俄文字母的Γ字正好是英文字母L的倒寫(xie) 。故稱Γ型天線更方便。它是垂直接地天線的一種形式。為(wei) 了提高天線的效率,它的水平部分可用幾根導線排在同一水平麵上組成,這部分產(chan) 生的輻射可忽略,產(chan) 生輻射的是垂直部分。  倒L天線一般用於(yu) 長波通信。它的優(you) 點是結構簡單、架設方便;缺點是占地麵積大、耐久性差。

T形天線

在水平導線的中央,接上一根垂直引下線,形狀象英文字母T,故稱T形天線。它是最常見的一種垂直接地的天線。它的水平部分輻射可忽略,產(chan) 生輻射的是垂直部分。為(wei) 了提高效率,水平部分也可用多根導線組成。T形天線的特點與(yu) 倒L形天線相同。它一般用於(yu) 長波和中波通信。

傘(san) 形天線

在單根垂直導線的頂部,向各個(ge) 方向引下幾根傾(qing) 斜的導體(ti) ,這樣構成的天線形狀象張開的雨傘(san) ,故稱傘(san) 形天線。它也是垂直接地天線的一種形式。其特點和用途與(yu) 倒L形、T形天線相同。

鞭狀天線

鞭狀天線是一種可彎曲的垂直杆狀天線,其長度一般為(wei) 1/4或1/2波長。大多數鞭狀天線都不用地線而用地網。小型鞭狀天線常利用小型電台的金屬外殼作地網。有時為(wei) 了增大鞭狀天線的有效高度,可在鞭狀天線的頂端加一些不大的輻狀葉片或在鞭狀天線的中端加電感等。鞭狀天線可用於(yu) 小型通信機、步談機、汽車收音機等。

對稱天線

兩(liang) 部分長度相等而中心斷開並接以饋電的導線,可用作發射和接收天線,這樣構成的天線叫做對稱天線。因為(wei) 天線有時也稱為(wei) 振子,所以對稱天線又叫對稱振子,或偶極天線。總長度為(wei) 半個(ge) 波長的對稱振子,叫做半波振子,也叫做半波偶極天線。它是最基本的單元天線,用得也最廣泛,很多複雜天線是由它組成的。半波振子結構簡單,饋電方便,在近距離通信中應用較多。

籠形天線

是一種寬波段弱定向天線。它是把幾根導線圍成的空心圓柱體(ti) 代替對稱天線中的單導線輻射體(ti) 而成的,因其輻射體(ti) 呈籠形,故稱籠形天線。籠形天線的工作波段寬,易於(yu) 調諧。它適應於(yu) 近距離的幹線通信。

角形天線

屬於(yu) 對稱天線的一類,但它的兩(liang) 臂不排列在一條直線上,而成90°或120°角,故稱角形天線。這種天線一般是水平裝置的,它的方向性是不顯著的。為(wei) 了得到寬波段特性,角形天線的雙臂也可采用籠形結構,稱角籠形天線。

折合天線

將振子彎折成相互平行的對稱天線稱為(wei) 折合天線。有雙線折合天線、三線折合天線及多線折合天線幾種形式,彎折時,應使各線上各對應點的電流同相,從(cong) 遠處看,整個(ge) 天線如同一對稱天線。但折合天線與(yu) 對稱天線比較,輻射增強。輸入阻抗增大,便於(yu) 與(yu) 饋線耦合。折合天線是一種調諧天線,工作頻率較窄。它在短波和超短波波段獲得廣泛應用。

V形天線

是由彼此成一角度的兩(liang) 條導線組成,形狀象英文字母V的一種天線。它的終端可以開路,也可以接有電阻,其電阻的大小等於(yu) 天線的特性阻抗。V形天線具有單向性,最大發射方向在分角線方向的垂直平麵內(nei) 。它的缺點是效率低、占地麵積大。

菱形天線

是一種寬頻帶天線。它由一個(ge) 水平的菱形懸掛在四根支柱上構成,菱形的一隻銳角接在饋線上,另一隻銳角接一與(yu) 菱形天線特性阻抗相等的終端電阻。在指向終端電阻方向的垂直平麵內(nei) ,具有單向性。

菱形天線的優(you) 點是增益高、方向性強、使用波段寬、易於(yu) 架設和維護;缺點是占地麵積大。菱形天線經過變形之後,又有雙菱形天線、回授式菱形天線及折式菱形天線三種形式。菱形天線一般用於(yu) 大中型短波收信電台。

盤錐形天線

是一種超短波天線。頂部為(wei) 一圓盤(即輻射體(ti) ),由同軸線的心線饋電,下麵為(wei) 一圓錐,接同軸線的外導體(ti) 。圓錐的作用與(yu) 無限大的地麵相似,改變圓錐的傾(qing) 斜角度,就能改變天線的最大輻射方向。它有極寬的頻帶。

魚骨形天線

魚骨形天線又叫邊射天線,是一種專(zhuan) 用短波接收天線。由在兩(liang) 根集合線上每隔一定距離連接一個(ge) 對稱振子組成,這些對稱振子都是經過一很小的電容器接到集合線上的。在集合線的末端,即對著通信方向的一端,接上一個(ge) 與(yu) 集合線特性阻抗相等的電阻,另一端則通過饋線接到接收機上。與(yu) 菱形天線相比較,魚骨形天線的優(you) 點是副瓣小(也就是主瓣方向接收能力強,在其它方向接收較弱),各天線之間相互影響小,占地較小;缺點是效率低,安裝和使用均較複雜。

八木天線

又叫引向天線。它有幾根金屬棒組成,其中一根是輻射器,輻射器後麵一根較長的為(wei) 反射器,前麵數根較短的是引向器。輻射器通常用折迭式半波振子。天線最大輻射方向與(yu) 引向器的指向相同。八木天線的優(you) 點是結構簡單、輕便堅固、饋電方便;缺點頻帶窄、抗幹擾性差。在超短波通信和雷達中應用。

扇形天線

它有金屬板式和金屬導線式兩(liang) 種形式。其中,是扇形金屬板式,是扇形金屬導線式。這種天線由於(yu) 加大了天線斷麵積,所以加寬了天線頻帶。線式扇形天線可以用三根、四根或五根金屬導線。扇形天線用於(yu) 超短波接收。

雙錐形天線

雙錐形天線由兩(liang) 個(ge) 錐頂相對的圓錐體(ti) 組成,在錐頂饋電。圓錐可以用金屬麵、金屬線或金屬網構成。正象籠形天線一樣,由於(yu) 天線的斷麵積增大,天線頻帶也隨之加寬。雙錐形天線主要用於(yu) 超短波接收。

拋物麵天線

拋物麵天線是一種定向微波天線,由拋物麵反射器和輻射器組成,輻射器裝在拋物麵反射器的焦點或焦軸上。輻射器發出的電磁波經過拋物麵的反射,形成方向性很強的波束。

拋物麵反射器由導電性很好的金屬做成,主要有以下四種方式:旋轉拋物麵、柱形拋物麵、割截旋轉拋物麵及橢圓形邊緣拋物麵,最常用的是旋轉拋物麵和柱形拋物麵。輻射器一般采用半波振子、開口波導、開槽波導等。 

拋物麵天線具有結構簡單、方向性強、工作頻帶較寬等優(you) 點。缺點是:由於(yu) 輻射器位於(yu) 拋物麵反射器的電場中,因而反射器對輻射器的反作用大,天線與(yu) 饋線很難得到良好匹配;背麵輻射較大;防護度較差;製作精度高。在微波中繼通信、對流層散射通信、雷達及電視中廣泛應用這種天線。

喇叭拋物麵天線

喇叭拋物麵天線由喇叭和拋物麵兩(liang) 部分組成。拋物麵蓋在喇叭上,而喇叭的頂點位於(yu) 拋物麵的焦點上。喇叭是輻射器,它向拋物麵輻射電磁波,電磁波經過拋物麵反射,聚焦成窄波束發射出去。  喇叭拋物麵天線的優(you) 點是:反射器對輻射器沒有反作用,輻射器對反射電波沒有遮擋作用,天線與(yu) 饋電裝置匹配較好;背麵輻射小;防護度較高;工作頻帶非常寬;結構簡單。喇叭拋物麵天線在幹線中繼通信中用的很廣泛。

喇叭天線

又稱號角天線。它是由一段均勻波導和一段截麵慢慢增大的喇叭狀波導組成。喇叭天線有三種形式:扇形喇叭天線、角錐形喇叭天線及圓錐形喇叭天線。喇叭天線是最常用的微波天線之一,一般用作輻射器。其優(you) 點是工作頻帶寬;缺點是體(ti) 積較大,而且就同一口徑來說,它的方向性不及拋物麵天線尖銳。

喇叭透鏡天線

由喇叭及裝在喇叭口徑上的透鏡組成,故稱為(wei) 喇叭透鏡天線。透鏡的原理參見透鏡天線,這種天線具有相當寬的工作頻帶,而且比拋物麵天線具有更高的防護度,它在波道數較多的微波幹線通信中用得很廣泛。

透鏡天線

在厘米波段,許多光學原理可以用於(yu) 天線方麵。在光學中,利用透鏡能使放在透鏡焦點上的點光源輻射出的球麵波,經過透鏡折射後變為(wei) 平麵波。透鏡天線就是利用這一原理製作而成的。它由透鏡和放在透鏡焦點上的輻射器組成。透鏡天線有介質減速透鏡天線和金屬加速透鏡天線兩(liang) 種。透鏡是用低損耗高頻介質製成,中間厚,四周薄。從(cong) 輻射源發出的球麵波經過介質透鏡時受到減速。所以球麵波在透鏡中間部分受到減速的路徑長,在四周部分受到減速的路徑短。因此,球麵波經過透鏡後就變成平麵波,也就是說,輻射變成定向的。  透鏡由許多塊長度不同的金屬板平行放置而成。金屬板垂直於(yu) 地麵,愈靠近中間的金屬板愈短。電波在平行金屬板

中傳(chuan) 播時受到加速。從(cong) 輻射源發出的球麵波經過金屬透鏡時,愈靠近透鏡邊緣,受到加速的路徑愈長,而在中間則受到加速的路徑就短。因此,經過金屬透鏡後的球麵波就變成平麵波。 

透鏡天線具有下列優(you) 點:

1、旁瓣和後瓣小,因而方向圖較好;

2、製造透鏡的精度不高,因而製造比較方便。其缺點是效率低,結構複雜,價(jia) 格昂貴。透鏡天線用於(yu) 微波中繼通信中。

開槽天線

在一塊大的金屬板上開一個(ge) 或幾個(ge) 狹窄的槽,用同軸線或波導饋電,這樣構成的天線叫做開槽天線,也稱裂縫天線。為(wei) 了得到單向輻射,金屬板的後麵製成空腔,開槽直接由波導饋電。開槽天線結構簡單,沒有凸出部分,因此特別適合在高速飛機上使用。它的缺點是調諧困難。

介質天線

介質天線是一根用低損耗高頻介質材料(一般用聚苯乙烯)作成的圓棒,它的一端用同軸線或波導饋電。2是同軸線的內(nei) 導體(ti) 的延伸部分,形成一個(ge) 振子,用以激發電磁波;3是同軸線;4是金屬套筒。套筒的作用除夾住介質棒外,更主要的是反射電磁波,從(cong) 而保證由同軸線的內(nei) 導體(ti) 激勵電磁波,並向介質棒的自由端傳(chuan) 播。介質天線的優(you) 點是體(ti) 積小,方向性尖銳;缺點是介質有損耗,因而效率不高。

潛望鏡天線

在微波中繼通信中,天線往往安置在很高的支架上,因此,給天線饋電就得用很長的饋線。饋線過長會(hui) 產(chan) 生許多困難,如結構複雜,能量損耗大,由於(yu) 在饋線接頭處的能量反射而引起失真等。為(wei) 了克服這些困難,可采用一種潛望鏡天線,潛望鏡天線由安置在地麵上的下鏡輻射器和安裝在支架上的上鏡反射器組成。下鏡輻射器一般是拋物麵天線,上鏡反射器為(wei) 金屬平板。下鏡輻射器向上發射電磁波,經過金屬平板反射出去。潛望鏡天線的優(you) 點是能量損耗小、失真小、效率高。主要用於(yu) 容量不大的微波中繼通信中。

螺旋天線

是一種具有螺旋形狀的天線。它由導電性能良好的金屬螺旋線組成,通常用同軸線饋電,同軸線的心線和螺旋線的一端相連接,同軸線的外導體(ti) 則和接地的金屬網(或板)相連接。螺旋天線的輻射方向與(yu) 螺旋線圓周長有關(guan) 。當螺旋線的圓周長比一個(ge) 波長小很多時,輻射最強的方向垂直於(yu) 螺旋軸;當螺旋線圓周長為(wei) 一個(ge) 波長的數量級時,最強輻射出現在螺旋旋軸方向上。

天線調諧器

連接發射機與(yu) 天線的一種阻抗匹配網絡,叫做天線調諧器。天線輸入阻抗隨頻率而發生很大的變化,而發射機輸出阻抗是一定的,若發射機與(yu) 天線直接連接,當發射機頻率改變時,發射機與(yu) 天線之間阻抗不匹配,就會(hui) 降低輻射功率。使用天線調諧器,就能使發射機與(yu) 天線之間阻抗匹配,從(cong) 而使天線在任何頻率上有最大的輻射功率。天線調諧器廣泛用於(yu) 地麵、車載、艦載及航空短波電台中。

對數周期天線

是一種寬頻帶天線,或者說是一種與(yu) 頻率無關(guan) 的天線。其中,是一種簡單的對數周期天線,它的偶極子長度和間隔符合下列關(guan) 係:τ偶極子由一均勻雙線傳(chuan) 輸線來饋電,傳(chuan) 輸線在相鄰偶極子之間要調換位置。這種天線有一個(ge) 特點:凡在f頻率上具有的特性,在由τⁿf給出的一切頻率上將重複出現,其中n為(wei) 整數。這些頻率畫在對數尺上都是等間隔的,而周期等於(yu) τ的對數。對數周期天線之稱即由此而來。對數周期天線隻是周期地重複輻射圖和阻抗特性。但是這樣結構的天線,若τ不是遠小於(yu) 1,則它的特性在一個(ge) 周期內(nei) 的變化是十分小的,因而基本上是與(yu) 頻率無關(guan) 的。  對數周期天線種類很多,有對數周期偶極天線和單極天線、對數周期諧振V形天線、對數周期螺旋天線等形式,其中最普遍的是對數周期偶極天線。這些天線廣泛地用於(yu) 短波及短波以上的波段。

Tags:天線類型,天線  
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