天線工作原理

2016-10-12 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

天線標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)術(shù)定義是:能夠有效地向空間某特定方向輻射電磁波或能夠有效地接受空間某特定方向來(lái)的電磁波的裝置。親有點(diǎn)暈?其實(shí)理解成天線是收發(fā)端之間一條雙向的高速公路就好,進(jìn)得來(lái)也出的去。但這條高速公路是無(wú)形的,上面跑的是我們灰常熟悉的電磁波。

1. 天線工作原理

天線到底是腫么工作的呢?

參看下面的圖1,如果只是兩根距離很近的導(dǎo)線的話,電場(chǎng)被束縛在兩線之間,非常微弱;如果像圖2一樣,將兩線張開(kāi)一個(gè)角度,電場(chǎng)就散播到周圍空間輻射增強(qiáng)了;如果像圖3一樣導(dǎo)線長(zhǎng)度可和波長(zhǎng)比擬,這樣子導(dǎo)線上的電流大大增加,電磁輻射增強(qiáng),天線也就實(shí)現(xiàn)了電磁波的發(fā)射功能。

2. 天線分類

從種類來(lái)說(shuō),天線家族非常龐大,但是基本上所有的天線都可以看成基本類型的組合或者衍生。關(guān)于天線的基本類型,親們可以參見(jiàn)如下的表格(分類有很多種,這里只列出了其中一種分類方式,親們也可以嘗試自行劃分^-^):

天線種類	說(shuō)明	細(xì)分子類	圖例
線天線	天線半徑小于或遠(yuǎn)小于一個(gè)波長(zhǎng)	包括偶極子天線、單極天線和小環(huán)天線	偶極子天線
微帶天線	在介質(zhì)基片上光刻腐蝕的微帶線	包括微帶振子天線、微帶天線和微帶縫隙天線等	微帶天線
反射面天線	主要指利用拋物面來(lái)輻射電波	主要是指碟形天線	碟形天線
行波天線	天線上不出現(xiàn)發(fā)射波,其電流分布可以用同方向傳播的行波表示	包括螺旋天線、八木天線、菱形天線等	螺旋天線
孔徑天線	通過(guò)開(kāi)孔或者是縫隙來(lái)輻射電波	包括縫隙天線、開(kāi)槽波導(dǎo)天線、喇叭天線等	喇叭天線

其實(shí)從另一個(gè)原理角度出發(fā),天線也可以分為行波天線和駐波天線。所謂行波天線就是指天線上的電流按行波分布的天線,行波天線可在導(dǎo)線末端接匹配負(fù)載使天線上電流避免反射而以行波分布;行波天線是寬頻帶天線,但是有匹配負(fù)載所以工作效率低。除了行波天線,其它大部分天線都屬于駐波天線。駐波天線屬于諧振天線,一般不需要匹配負(fù)載。由于是諧振裝置,駐波天線的工作頻帶普遍都較窄,相對(duì)帶寬不高但是基本體積較小。

3. 天線發(fā)展趨勢(shì)

天線經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,已經(jīng)從當(dāng)年的“大塊頭”變得越來(lái)越玲瓏可人。小型化、超寬頻、智能天線、MIMO都是當(dāng)今天線發(fā)展的趨勢(shì)。

在高度集成電路化的今天,現(xiàn)在的分立式元件其實(shí)越來(lái)越多地以被集成到了PCB板上,尤其是窄帶的低功率器件,如功分器、濾波器、開(kāi)關(guān)等等。但是天線尤其是高頻寬頻段的天線,是比較難以被集成的。所以天線在射頻領(lǐng)域,依然還是比較深的一個(gè)專業(yè)方向。

本期就暫時(shí)到這里哦。下一期,我們會(huì)展開(kāi)來(lái)講講天線的主要指標(biāo)。

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