天线分类,原理和指标

2024-08-21 金航标官网
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天线作为一种普遍存在的设备,其在广播、电视播放、无线电通信、雷达探测、导航定位、电子对抗策略、遥感监测、以及射电天文学等多个领域均展现出不可或缺的重要性。具体而言,天线具备两项核心功能:一是能高效地向空间中某一指定方向发射电磁波,二是能有效捕获并接收来自同一或不同特定方向上的电磁波信号。因此,任何依赖电磁波作为信号传输媒介的无线设备,都必然配备有天线这一关键组件。

各种类型天线

天线的定义:天线的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

天线的分类


天线分类及阵子辐射原理


 

微带天线的使用场景

对天线的要求:

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(需要计算或测试天线的辐射阻抗)。

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,即天线具有方向性(方向函数)。

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。

天线应有足够的工作频带。


天线常用的性能指标:

方向性图 

方向性系数 

增益 

输入阻抗 

驻波系数 

效率


影响天线性能指标的关键因素:

天线电尺寸

天线的形状和结构

天线上的电流分布


天线远场和近场划分:

对于天线辐射场的分布,可以将天线振子的场分为分为近区场,远区辐射场和中间区。


从发射天线发射出来的球面波经过一定距离的传播后到达待测天线,当待测天线接收平面上,最大相位差不超过22.5°,则可认为待测天线接收到的是近似平面波。近似到距离就是不小于 2D^2/λ (D=天线最大尺寸,λ= 波长)。



天线既简单又复杂:

简单之处一般通过金属导体构成的简单结构,比如导线、片状金属。简单的天线通常是单极子(如偶极、单极垂直天线等)或单向(如方向性天线)的。它们结构简单,容易制造,适用于一些基本的无线通信需求,比如家庭Wi-Fi路由器或者车载收音机等。


复杂之处如上述图示,涉及晦涩难懂的电磁场基础理论,特别是雷达和卫星通信中的阵列天线设计,由许多单独的天线元件组成,需要复杂的模拟和数值仿真工具以及实验验证。

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描述- Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH & Co. 成立于1958年,是全球高速互连解决方案的领先制造商。2022年初,公司宣布将其天线和覆盖解决方案产品组合分离,成立新品牌PROSE。PROSE专注于基站天线、微波天线、室内外覆盖解决方案、Open RAN子系统和相关服务。PROSE拥有3500多名员工,30多个子公司销售/服务办事处、3个工厂和4个研发中心,业务遍及北美、欧洲、中东、非洲和亚洲。PROSE提供多频段天线、多波束混合天线、BTS天线、5G大规模MIMO天线、Active DAS产品、Tetra DAS产品、网络系统、无线中继器、微波产品、O-RAN无线电、数字世界产品等。

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