8 手機學微波拋物面天線和手電筒的原理

2017-02-26 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網

微波站接收或發(fā)送信號,都需要天線。為了使發(fā)送端和接收端的天線在視距范圍內,天線一般架的很高,在樓頂或鐵塔上面。天線是一個轉換器。在發(fā)送方向上,放大器輸出的射頻頻段信號耦合到天線,然后轉換為電磁能量以波的形式向空中輻射;接收方向上,天線接收空間的的電磁波信號,把其電磁波能量通過天線轉換為電信號,并將其送到接收放大器的輸入端。所以天線是傳輸線向自由空間或從自由空間至傳輸線的轉換接口。現在我們通常使用拋物面天線。

拋物面天線主要由三大部分組成:拋物面反射器、饋源、安裝托架。實質上,饋源就是個初級天線,朝著反射器輻射電磁波。反射器是個無源裝置,只是將位于焦點的饋源輻射出的能量進行反射,反射出的波束具有一定的方向性,且在與傳播方向垂直的平面上相位相同。

還是這么說吧。天線原理和我們最早的家用電器手電筒的光學原理十分類似。小電燈泡就是饋源,手電筒頭上的聚光器(小鋁碗)就是天線。手電筒的亮度取決于:1、頭大(天線口徑大)、2、燈泡大(饋源效率高)、3筒長電池多(放大器功率大)

微波天線分類:

1.按照安裝方式分為: 直扣式天線和分離式天線

直扣式天線安裝時可將ODU直接扣在天線

分離式天線安裝時是將ODU安裝在ODU適配器上,適配器固定在鐵塔上,天線與ODU適配器通過軟波導進行連接。

圖1 直扣,分離式安裝示意圖

2.按照極化方式分為:雙極化天線和單極化天線

單極化天線:可以發(fā)送或接收一個極化方向的電磁波

雙極化天線:可以同時發(fā)送與接收一路水平方向的電磁波和一路垂直方向的電磁波

圖2 單極化,雙極化天線示意圖(上圖為雙極化天線,下圖為單極化天線)

天線指標:

? 天線增益

天線增益可衡量天線輻射能量的集中程度,表示天線在空間某點的功率與一理想(無方向性)天線在同一點的功率之比,單位為dBi

其中 Gain 單位dB

F 單位 GHz

D 單位 m

η(天線效率)=天線的輻射功率/天線的輸入功率

由公式可知,當頻率一定時,天線口徑增加一倍,天線增益增加6dB,當天線口徑一定時,頻率增加一倍,天線增益也增加6dB?

? 天線RPE

在建議ETSI 302 217中對天線的RPE等級進行了定義,RPE圖是對天線在不同方位角上增益的要求,如下圖所示,圖中縱坐標為天線增益,橫坐標為方位角,天線輻射方向圖在包絡要求的范圍內則滿足RPE要求,等級越高則天線性能越好。你可以想象兩個不同大小的手電筒照向夜空,質量好的,則照的遠,光柱集中;差的則照不遠,光柱散。RPE某種意義上反映了天線能量的集中度。天線增益越高,則天線的能量集中度越高。下一個指標中半功率角越散。