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  天线简介

  天线(antenna)是一种变换器,它把传输线上传播的导行波,变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波,或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系?#24120;?#20961;是利用电磁波来传递信息?#27169;?#37117;依靠天线来进行工作。此外,在用电磁波传送能量方面,非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性,即同一副天线既可用作发射天线,?#37096;?#29992;作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。这就是天线的互易定理。

  天线原理

  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/2?#26800;?#21306;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?#27426;?#26102;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?#31354;?#37324;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《?#23567;?#35201;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?#27426;?#30340;?#23884;?#20998;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。

  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,?#37096;?#33021;是?#27426;?#21046;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。Rrad 是环形天线?#23548;?#21457;射能量的电阻模型,它消耗的功?#31034;?#26159;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?#27169;?#20854;大小为Ploss=I2·Rloss。如果Rloss》Rrad,那?#27492;?#32791;的功?#26102;仁导?#21457;射的功率大,因此这个天线是低效的。天线消耗的功?#31034;?#26159;发射功率和损耗功率之和。?#23548;?#19978;,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?#27169;?#32780;Prad 是由天线所围成的面积大小决定的。

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