天線基礎知識天線工作原理

天線基礎知識天線工作原理

　　天線是一種變換器，它把傳輸線上傳播的導行波，變換成在無界媒介中傳播的電磁波，或者進行相反的變換。以下是由學習啦小編整理關于天線知識的內容，希望大家喜歡!

　　天線的定義

　　我們知道，通信、雷達、導航、廣播、電視等無線電設備，都是通過無線電波來傳遞信息的，都需要有無線電波的輻射和接收。在無線電設備中，用來輻射和接收無線電波的裝置稱為天線。天線為發射機或接收機與傳播無線電波的媒質之間提供所需要的耦合。天線和發射機、接收機一樣，也是無線電設備的一個重要組成部分。

　　天線的功用

　　天線輻射的是無線電波，接收的也是無線電波，然而發射機通過饋線送入天線的并不是無線電波，接收天線也不能把無線電波直接經饋線送入接收機，其中必須經過能量轉換過程。下面我們以無線電通信設備為例分析一下信號的傳輸過程，進而說明天線的能量轉換作用。

　　天線能量轉換原理示意圖

　　在發射端，發射機產生的已調制的高頻振蕩電流(能量)經饋電設備輸入發射天線(饋電設備可隨頻率和形式不同，直接傳輸電流波或電磁波)，發射天線將高頻電流或導波(能量)轉變為無線電波—自由電磁波(能量)向周圍空間輻射(見圖1);在接收端，無線電波(能量)通過接收天線轉變成高頻電流或導波(能量)經饋電設備傳送到接收機。從上述過程可以看出，天線不但是輻射和接收無線電波的裝置，同時也是一個能量轉換器，是電路與空間的界面器件。

　　天線的工作原理

　　當導體上通以高頻電流時，在其周圍空間會產生電場 與磁場。按 電磁場在空間的分布特性，可分為近區，中間區， 遠區。設R為空間一點距導體的距離，在 時的區域稱近區，在該區內的電磁場與導體中電流,電壓有緊密的聯系。

　　在 的區域稱為遠區，在該區域內 電磁場能離開導體向空間傳播，它的變化相對于導體上的電流電壓就要滯后一段時間，此時傳播出去的電磁波已不與導線上的電流、電壓有直接的聯系了，這區域的電磁場稱為 輻射場。

　　必須指出，當導線的長度 L 遠小于波長 λ 時，輻射很微弱;導線的長度 L 增大到可與波長相比擬時，導線上的電流將大大增加，因而就能形成較強的輻射。

　　發射天線正是利用輻射場的這種性質，使傳送的信號經過發射天線后能夠充分地向空間輻射。如何使導體成為一個有效輻射體導系統呢?這里我們先分析一下傳輸線上的情況，在平行雙線的傳輸線上為了使只有能量的傳輸而沒有輻射，必須保證兩線結構對稱，線上對應點電流大小和方向相反，且兩線間的距離《π。要使電磁場能有效地輻射出去，就必須破壞傳輸線的這種對稱性，如采用把二導體成一定的角度分開，或是將其中一邊去掉等方法，都能使導體對稱性破壞而產生輻射。

　　圖中將開路傳輸或距離終端π/4處的導體成直狀分開，此時終端導體上的電流已不是反相而是同相了，從而使該段導體在空間點的輻射場同相迭加，構成一個有效的輻射系統。這就是最簡單，最基本的單元天線，稱為半波對稱振子天線，其特性阻抗為75Ω。電磁波從發射天線輻射出來以后，向四面傳播出去，若電磁波傳播的方向上放一對稱振子，則在電磁波的作用下，天線振子上就會產生感應電動勢。如此時天線與接收設備相連，則在接收設備輸入端就會產生高頻電流。這樣天線就起著接收作用并將電磁波轉化為高頻電流，也就是說此時天線起著接收天線的作用，接收效果的好壞除了電波的強弱外還取決于天線的方向性和半邊對稱振子與接收設備的匹配。

　　天線測量中的互易性

　　天線測量中被測天線的工作狀態可以是發射狀態，也可以是接收狀態。這可根據測量的內容，測量的設備、場地條件等因素靈活選擇。由天線互易原理得知，兩種工作狀態測量該天線參數的結果應該是一致的。

　　然而在實際測量中，互易原理必須在一定條件下才能應用。

　　(1)天線必須是線性的、無源的，如衛星電視接收天線，其饋源與高頻頭(LNB)為一體化的，不能用作發射。

　　(2)收發系統阻抗匹配要良好。雖然待測天線和源天線之間存在多次反射，但由于自由空間傳播的衰減，這種影響并不嚴重。源天線、饋線、信號源以及待測天線、饋線及接收機，它們相互間的阻抗匹配是滿足互易原理的重要條件。

　　(3)調換天線時，收發支路無有源器件，如功率放大器、低噪聲放大器、混頻器等。

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