天线知识点

本文由微网论坛——》天线基本知识点征集帖整理而得，微网地址：，本帖地址：。如果侵犯了您的权利请先百度hi我。1.Q：天线基本参数？A：a辐射方向图b方向性Dc增益Gd极化e输入阻抗f带宽g其他{\rtf1}2.Q：天线有哪些基本辐射单元？A：基本电阵子、基本磁阵子、基本缝隙和惠更斯面元3.Q：什么是接收天线的有效接收面积A：有效接收面积表示其接收电磁波的能力，假定有一天线平面，它垂直于来波方向并且将截获的来波能量全部转变为输出功率送到接收机，则该天线平面的面积称为天线的有效接收面积或天线孔径。**********************************************************************************Q什么叫天线的有效面积？A有效面积定义为：在天线的极化与来波极化完全匹配以及负载与天线阻抗共轭匹配的状态下，天线在某方向上接收并传输至负载的功率与入射的均匀平面波功率密度之比。接收天线所接收的功率可以看作是一个面积为Se的口径面所吸收的入射波的能流；而有效面积表示接收天线吸收相同极化的外来电磁波的能力，一般情况下有效面积与来波方向(θ,ϕ)有关，但是当接收天线最大指向与来波方向一致时，天线接收到的功率最大，对应的有效面积也为最大。实际上，当振子天线与来波极化匹配时，其最大指向就对准了来波方向，就可得到最大有效面积。对其它形式的接收天线，如喇叭天线等，要得到最大接收面积，除极化匹配条件外，还必须将其最大指向与来波方向对准。并非天线截获的所有功率都传输给接收机负载，即使在共轭匹配的最佳条件下，也仅有一半的截获功率传送至接收机负载，另一半则由天线散射和以热的形式损耗掉了Q什么叫天线的散射有效面积Ss？A接收天线散射功率与入射均匀平面波功率密度之比.Q什么叫天线的热损耗有效面积Sr?A接收天线热损耗功率与入射均匀平面波功率密度之比。Q什么叫天线的截获有效面积Sc?A接收天线截获功率与入射均匀平面波功率密度之比。由上可知：Sc=Se+Ss+Sr**********************************************************************************4.Q:什么是主瓣宽度？A：它是描述主辐射区域的尖锐程度，通常它取方向图主瓣的两个半功率或-3dB点之间的角宽，在电场强度方向图中也就是两个最大场强的0.707倍的两点间的角宽度5.Q：电磁波产生的基本原理是什么？A：按照麦克斯韦电磁场理论，变化的电场在其周围空间要产生变化的磁场，而变化的磁场又要产生变化的电场。这样，变化的电场和变化的磁场之间相互依赖，相互激发，交替产生，并以一定速度由近及远地在空间传播出去。周期性变化的磁场激发周期性变化的电场，周期性变化的电场激发周期性变化的磁场。电磁波不同于机械波，它的传播不需要依赖任何弹性介质，它只靠“变化电场产生变化磁场，变化磁场产生变化电场”的机理来传播。当电磁波频率较低时，主要籍由有形的导电体才能传递；当频率逐渐提高时，电磁波就会外溢到导体之外，不需要介质也能向外传递能量，这就是一种辐射。在低频的电振荡中，磁电之间的相互变化比较缓慢，其能量几乎全部反回原电路而没有能量辐射出去。然而，在高频率的电振荡中，磁电互变甚快，能量不可能反回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去。根据以上的理论，每一段流过高频电流的导线都会有电磁辐射。有的导线用作传输，就不希望有太多的电磁辐射损耗能量；有的导线用作天线，就希望能尽可能地将能量转化为电磁波发射出去。于是就有了传输线和天线。无论是天线还是传输线，都是电磁波理论或麦克斯韦方程在不同情况下的应用。对于传输线，这种导线的结构应该能传递电磁能量，而不会向外辐射；对于天线，这种导线的结构应该能尽可能将电磁能量传递出去。不同形状、尺寸的导线在发射和接收某一频率的无线电信号时，效率相差很多，因此要取得理想的通信效果，必须采用适当的天线才行！研究什么样结构的导线能够实现高效的发射和接收，也就形成了天线这门学问。高频电磁波在空中传播，如遇着导体，就会发生感应作用，在导体内产生高频电流，使我们可以用导线接收来自远处的无线电信号。6.Q:无线通信中，天线的基本功能有哪些？A:在无线通信系统中，需要将来自发射机的导波能量转变为无线电波，或者将无线电波转换为导波能量，用来辐射和接收无线电波的装置称为天线。发射机所产生的已调制的高频电流能量（或导波能量）经馈线传输到发射天线，通过天线将转换为某种极化的电磁波能量，并向所需方向出去。到达接收点后，接收天线将来自空间特定方向的某种极化的电磁波能量又转换为已调制的高频电流能量，经馈线输送到接收机输入端。综上所述，天线应有以下功能：１．天线应能将导波能量尽可能多地转变为电磁波能量。这首先要求天线是一个良好的电磁开放系统，其次要求天线与发射机或接收机匹配。２．天线应使电磁波尽可能集中于确定的方向上，或对确定方向的来波最大限度的接受，即方向具有方向性。３．天线应能发射或接收规定极化的电磁波，即天线有适当的极化。４．天线应有足够的工作频带。这四点是天线最基本的功能，据此可定义若干参数作为设计和评价天线的依据。把天线和发射机或接收机连接起来的系统称为馈线系统。馈线的形式随频率的不同而分为又导线传输线、同轴线传输线、波导或微带线等。所以，所谓馈线，实际上就是传输线。7.Q：衡量天线方向性的电参数有哪些，如何定义？A：天线的方向性是衡量天线将能量向所需方向辐射的能力。1.主瓣宽度：是衡量天线的最大辐射区域的程度的物理量。越宽越好。2.旁瓣电平：是指离主瓣最近且电平最高的第一旁瓣的电平。实际上，旁瓣区是不需要辐射的区域，所以其电平越低越好。（天线辐射的主瓣旁瓣类似方波信号的频谱图）3.前后比：指最大辐射方向（前向）电平与其相反方向（后向）电平之比。前后比越大，天线的后向辐射（或接收）越小。前后比F/B的计算十分简单F/B=10Lg{（前向功率密度）/（后向功率密度）}4.方向系数：在离天线某一距离处，天线在最大辐射方向上的辐射功率流密度与相同辐射功率的理想无方向性天线在同一距离处的辐射功率流密度之比。这是方向性中最重要的指标，能精确比较不同天线的方向性，表示了天线集束能量的电参数。8.Q：如何理解传输线在天线设计中的作用？A：传输线是用以传输微波信息和能量的各种形式的传输系统的总称，它的作用是引导电磁波沿一定方向传输，因此又称为导波系统。其所引导的电磁波被称为导行波。传输线也是一种导体，但是与天线不同，不希望电磁波在这里传播时有辐射。所以，用金属做成的传输线的结构，是尽量不辐射能量。以最常的同轴线缆为例，中间一根导线，外面还有一圈环形导线，电磁波就在这样一个空间中传播，而不会辐射出去。最常用的是TEM波（横波）传输线，主要包括：双行平等线，同轴线，带状线，微带线等。9.Q:常用的天线形式有哪些？A:常用的天线一般按照频率可以分为1、工作在1.5MHz以下的天线一般采用长鞭、拖曳天线、磁天线等天线形式2、工作在1.5MHz到30MHz的天线形式，一般使用带有匹配网络的单极子、偶极子形式天线；3、工作在30-3000MHz的天线大多采用加宽的对称振子、单极天线、对数周期、盘锥、圆锥等形式天线，微带天线也是一种日益使用广泛的天线形式4、工作在3000MHz以上的天线大多采用印刷振子、喇叭、抛物面天线等形式10.Q：什么叫天线因子(AF)?A：天线因子是表示天线接收空间电磁波能力的一个参量，假设天线所处电场为E的空间，则天线输出端的电压U与天线因子的关系为：U=E/AF天线因子与天线的增益有密切关系，通常用在场强测量当中。11.Q：什么是天线？【概述篇】A:：无线电设备中辐射或接收无线电波的装置。它是无线电通信装备、雷达、电子对抗设备和无线电导航设备的重要组成部分。天线通常由金属导线（杆）或金属面制成，前者称为线天线，后者称为面天线。用于辐射无线电波的天线称发射天线，它把发信机送来的交变电流能量转换为空间电磁波能量。用于接收无线电波的天线称接收天线，它把从空间获取的电磁波能量转换为交变电流能量送给收信机。通常一副天线既可作为发射天线，也可作为接收天线，配有双工器的天线可以收发同时共用。但有些天线只适宜作接收天线使用。描述天线电性能的主要电参数有：方向图、增益系数、输入阻抗、效率和频带宽度等。天线方向图是表示以天线为球心的任一球面（半径远大于波长）上电场强度空间分布的立体图形。通常用包含有最大辐射方向的两个相互垂直的平面方向图来表示。在某些特定方向能集中地辐射或接收电磁波的天线称定向天线，其方向图如图1所示,它能增加设备的作用距离，提高抗干扰能力。利用天线方向图某些特征可以完成诸如测向、导航和定向通信等任务。有时为了进一步提高天线的方向性，可以把若干个同一类型天线按一定规律排列起来构成天线阵。天线的增益系数是：若将该天线换成理想的无方向性天线时，在原天线的最大场强方向上，相同距离仍产生相同场强的条件下，输入到无方向性天线的功率与输入到实际天线的功率之比。目前大型微波面天线的增益系数可达106左右。天线的几何尺寸与工作波长之比愈大，方向性愈强，增益系数也就愈高。输入阻抗是指天线输入端所呈现的阻抗，一般包含有电阻和电抗两部分。其值影响着收、发信机与馈线匹配的情况。效率是：天线辐射功率与其输入功率之比。它表示天线完成能量转换作用的有效程度。频带宽度是指天线主要性能指标满足规定要求时的工作频率范围。一副无源天线用于发射或接收时上述电参数均相同，这是天线的互易性。军用天线还要有轻便灵活、便于架设撤收、隐蔽性好、抗毁能力强等特殊要求。天线的形状很多，可按用途、频率、结构形式分类。长、中波段常使用T形、倒L形、伞形天线等；短波段常用的有双极、笼形、菱形、对数周期、鱼骨形天线等；超短波段常用的有引向天线(八木天线)、螺旋天线、角形反射器天线等；微波天线常使用面天线，如喇叭天线、抛物反射面天线等；移动电台常使用水平平面为无方向性的天线，如鞭形天线等。上述天线的形状,如图2所示。结合有源器件的天线称为有源天线，它可提高增益和实现小型化，现仅限于作接收天线。自适应天线是由天线阵和自适应处理器组成的系统，它按自适应方式处理各阵单元的输出,使干扰信号输出最小,有用信号输出最大，以提高通信、雷达等设备的抗干扰能力。还有微带天线，是由贴在介质基片一面上的金属辐射元及另一面上的金属接地板构成的，可与飞行器表面同形，具有体积小、重量轻的特点，适用于快速飞行器上。12.Q:天线的常见分类有哪些？A：①按工作性质可分为发射天线和接收天线。②按用途可分为通信天线、广播天线、电视天线、雷达天线等。③按工作波长可分为超长波天线、长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线等。④按结构形式和工作原理可分为线天线和面天线等。描述天线的特性参量有方向图、方向性系数、增益、输入阻抗、辐射效率、极化和频天线按维数来分可以分成两种类型：一维天线和二维天线一维天线由许多电线组成，这些电线或者像手机上用到的直线，或者是一些灵巧的形状，就像出现电缆之前在电视机上使用的老兔子耳朵。单极和双级天线是两种最基本的一维天线。二维天线变化多样，有片状（一块正方形金属）、阵列状（组织好的二维模式的一束片），还有喇叭状，碟状。天线根据使用场合的不同可以分为：手持台天线、车载天线、基地天线三大类。手持台天线就是个人使用手持对讲机的天线，常见的有橡胶天线和拉杆天线两大类。车载天线是指原设计安装在车辆上通讯天线，最常见应用最普遍的是吸盘天线。车载天线结构上也有缩短型、四分之一波长、中部加感型、八分之五波长、双二分之一波长等形式的天线。基地台天线在整个通讯系统中具有非常关键的作用，尤其是作为通讯枢纽的通信台站。常用的基地台天线有玻璃钢高增益天线、四环阵天线（八环阵天线）、定向天线。13.Q：为什么天线加上反射器之后增益提高了？