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天线的原理 -日期：2012/7/17 |
| 导体上通以高频电流时，在其周围空间会产生电场 与磁场。按电磁场在空间的分布特性，可分为近区，中间区， 远区。设R为空间一点距导体的距离，在R《 λ/2π 时的区域称近区，在该区内的电磁场与导体中电流,电压有紧密的联系。 在R》λ/2π的区域称为远区，在该区域内电磁场能离开导体向空间传播，它的变化相对于导体上的电流电压就要滞后一段时间，此时传播出去的电磁波已不与导线上的电流，电压有直接的联系了，这区域的电磁场称为辐射场。 发射天线正是利用辐射场的这种性质，使传送的信号经过发射天线后能够充分地向空间辐射。如何使导体成为一个有效辐射体导系统呢？这里我们先分析一下传输线上的情况，在平行双线的传输线上为了使只有能量的传输而没有辐射，必须保证两线结构对称，线上对应点电流大小和方向相反，且两线间的距离《π。要使电磁场能有效地辐射出去，就必须破坏传输线的这种对称性，如采用把二导体成一定的角度分开，或是将其中一边去掉等方法，都能使导体对称性破坏而产生辐射。 如图TX，图中将开路传输或距离终端π/4处的导体成直状分开，此时终端导体上的电流已不是反相而是同相了，从而使该段导体在空间点的辐射场同相迭加，构成一个有效的辐射系统。这就是最简单，最基本的单元天线，称为半波对称振子天线，其特性阻抗为75Ω。电磁波从发射天线辐射出来以后，向四面传播出去，若电磁波传播的方向上放一对称振子，则在电磁波的作用下，天线振子上就会产生感应电动势。如此时天线与接收设备相连，则在接收设备输入端就会产生高频电流。这样天线就起着接收作用并将电磁波转化为高频电流，也就是说此时天线起着接收天线的作用，接收效果的好坏除了电波的强弱外还取决于天线的方向性和半边对称振子与接收设备的匹配。[1]环形天线的工作原理 环形天线和人体非常相似, 有普通的单极或多级[1]天线功能。再加上小型环形天线的体积小、高可靠性 和低成本, 使其成为微小型通信产品的理想天线。典型的环形天线由电路板上的铜走线组成的电回路构成, 也可能是一段制作成环形的导线。其等效电路相当于两个串连电阻与一个电感的串连( 如图1 所示) 。Rrad 是环形天线实际发射能量的电阻模型, 它消耗的功率就是电路的发射功率。 假设流过天线回路的电流为I, 那么Rrad 的消耗功率, 即RF 功率为Pradiate=I2·Rrad。电阻Rloss 是环形天线因发热而消耗能量的电阻模型,它消耗的功率是一种不可避免的能量损耗, 其大小为Ploss=I2·Rloss。如果Rloss>Rrad, 那么损耗的功率比实际发射的功率大, 因此这个天线是低效的。天线消耗的功率就是发射功率和损耗功率之和。实际上, 环形天线的设计几乎无法控制Ploss 和Prad, 因为Ploss 是由制作天线的导体的导电能力和导线的大小决定的, Prad 是由天线所围成的面积大小决定 |
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