几种天线的比较

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PIFA和MONOPOLE天线的原理和区别

PIFA和MONOPOLE天线的原理和区别

PIFA和MONOPOLE天线的原理和区别

1。PIFA天线是微带天线演变而来。很多的英文资料介绍Patch Antenna,建议看看基本原理。最简单的patch天线是一个金属片平行放置于地平面上,用同轴线或者微带线馈电即可。其辐射主要靠边缘场。假设该天线平行于大地放置,其形状为矩形,长边左右摆放,长边的长度为1/4波长。如果左边缘的场是从patch 到地,那么右边缘刚好反向从地到将左右两个边缘的电场分解成水平和垂直分量,你会发现垂直分量抵消,水平分量加强。这样将会产生平行于地平面的线极化远场。就手机而言,pifa天线的主极化一般是平行于手机主地平面。此时,可以得到两个基本结论,1)这种天线的谐振波长为贴片长边的4倍(实际中请考虑介质的波长缩短效应,正比于1/sqrt(epsilon);2)这种天线的辐射主要靠边缘。而边缘的场越往外倾斜,辐射越好(开放场)。这就是为什么PIFA天线的高度如此重要的原因。

2。加一个接地片(很多加在馈电附近)后,从微观角度来看贴片上的电流将改变流向,部分电流从右侧会流回来再回到地。这样天线的谐振频率就会降低,一般波长会在4倍于贴片长边和短边之和左右(同样要考虑波长缩短效应)。从另一个角度来说,馈电柱与短路柱是一段双线传输线。它将变换天线的阻抗。是一种变压器效应,它将部分容抗变换成感抗,从而使整个天线形成谐振。这段线越长(极限是长到1/4波长)其变化效果越明显(越敏感,实际中就是天线的高度增加)。传输变换原理大家应该清楚。当改变馈电柱和短路柱的横向尺寸或者他们之间的距离时,实际上你是在改变该段传输线的特征阻抗。也就相应地改变变换公式中平方的那部分。这就是为什么我们常说馈电点和短路点的改变将比较大的改变天线的阻抗。同时也是为什么说PIFA天线一般可以不要匹配电路可以优化的(事实上,加匹配有时候会反而降低天线的传输性指标)。

几种天线比较

几种天线比较

在无线传输系统中,天线的设计40HF120尤为重要,天线部分的好坏直接影响到通信质量的好坏,如果天线设计的不好则会使得收发都无法正常进行。

CC2420的生产商TI对符合2.4GHz频率上的ZigBee的天线设计给出了一些官方参考文档,其中提及了两种PCB板载天线的设计方案;另外采用定制的2.4GHz高增益天线也是一种方便可行的办法。

本书中同时采用了倒置F型PCB天线的设计及外接高增益天绒的设计两种方案,它们分别用于不同的节点上。经过长时间实际开发和测试证明,这两种天线都工作稳定,完全符合应用。以下就3种天线的设计方案做一些解释。

(1)倒置F型PCB天线

这种类型的天线,实际测量到的最大增益可达+3.3dB,而整个天线在PCB板的设计时总共需要占用25.7mm×7.5mm的一块面积,并且PCB板的这部分不能布设其他器件,PCB天线的背面也不能铺地敷铜。这种PCB天线的设计相对简单,但所占的面积较大,作为一类全向天线,它在XYZ坐标系的3个面上的增益差别不大。

倒置F型PCB天线的设计样式及设计参数如图9-11所示。

(2)小尺寸PCB天线

TI官方提供的另外一种2,4GHz频率上的PCB天线设计实际上也是一种倒置F型板载内置天线。它也同样需要在对PCB板的设计时专门为其预留一块空间,并且不能布设其他元件和铺地敷铜;也同样是一种全向天线。而与第一种天线所不同的是:

①其占用的PCB板面积更小,只需要15.2mm×5.7mm的面积即可。

②它在实现时,拐角较多,对于精度要求很高的高频通信领域,在设计上增加了一定的难度。

主流卫星通信天线对比

主流卫星通信天线对比

常用卫星通信天线介绍(一)

原文:寇松江(爱科迪)

★★★★(7020207)添加点图片

天线是卫星通信系统的重要组成部分,是地球站射频信号的输入和输出通道,天线系统性能的优劣影响整个通信系统的性能。地球站与卫星之间的距离遥远,为保证信号的有效传输,大多数地球站采用反射面型天线。反射面型天线的特点是方向性好,增益高,便于电波的远距离传输。

反射面的分类方法很多,按反射面的数量可分为双反射面天线和单反射面天线;按馈电方式分为正馈天线和偏馈天线;按频段可分为单频段天线和多频段天线;按反射面的形状分为平板天线和抛物面天线等。下文对一些常用的天线作简单介绍。

1.抛物面天线

抛物面天线是一种单反射面型天线,利用轴对称的旋转抛物面作为主反射面,将馈源置于抛物面的焦点F上,馈源通常采用喇叭天线或喇叭天线阵列,如图1所示。发射时信号从馈源向抛物面辐射,经抛物面反射后向空中辐射。由于馈源位于抛物面的焦点上,电波经抛物面反射后,沿抛物面法向平行辐射。接收时,经反射面反射后,电波汇聚到馈源,馈源可接收到最大信号能量。

图1 抛物面天线

抛物面天线的优点是结构简单,较双反射面天线便于装配。缺点是天线噪声温度较高;由于采用前馈,会对信号造成一定的遮挡;使用大功率功放时,功放重量带来的结构不稳定性必须被考虑。

2.卡塞格伦天线

卡塞格伦天线是一种双反射面天线,它由两个发射面和一个馈源组成,如图2所示。主反射面是一个旋转抛物面,副反射面为旋转双曲面,馈源置于旋转双曲面的实焦点F1上,抛物面的焦点与旋转双曲面的焦点重合,即都位于F2点。从从馈源辐射出来的电磁波被副反射面反射向主反射面,在主反射面上再次被反射。由于主反射面的焦点与副反射面的焦点重合,经主副反射面的两次反射后,电波平行于抛物面法向方向定向辐射。对经典的卡塞格伦天线来说,副反射面的存在遮挡了一部分能量,使得天线的效率降低,能量分布不均匀,必须进行修正。修正型卡塞格伦天线通过天线面修正后,天线效率可提高到0.7—0.75,而且能量分布均匀。目前,大多数地球站采用的都是修正型卡塞格伦天线。

三种中波天线的使用与性能比较

三种中波天线的使用与性能比较

三种中波天线的使用与性能比较

庄涛卢光辉冀晓鸽

摘要:中波发射天线作为广播信号发射的重要载体,给我国广播事业的发展做出了巨大的贡献,随着新型数字固态中波广播发射机的全面普及,与之配套的新型天线也在逐步问世,中波天线的小型化解决了土地资源紧张、建设费用巨大、日常维护费用高、电磁波污染、高架塔体易遭雷击及塔体自身安全等诸多问题。本文结合我台实际情况,对三种中波天线的结构特点、电气性能、使用条件进行了详细的介绍与论证。

关键词:中波天线结构特点电气性能优劣论证

近几年,我台在原有一座120米桅杆式拉线天线的基础上,新增120米自立天线、33米锥面顶负荷小天线各一座,两座天线投入使用都超过一年以上,发射效果良好,性能稳定,现就三种天线(参看三种天线实物照片)的使用情况和性能、特点作一比较。

(桅杆式天线)(自立塔天线)(锥面顶负荷小天线)

一、天线的结构特点与使用条件

1、桅杆式中波天线

这种天线为传统的中波天线,根据使用频率其高度一般在60 ~ 150m 左右。边宽为

0.5~1.5 m,主体由若干节的正三角椎体组成,120米桅杆式天线上下共有9根拉线,每三根与另外三根的夹角为120°,底部是桶形高频瓷质绝缘体,在保证能承受上百吨的压力外,绝缘体每厘米还要能承受1KV以上的电压,为保证辐射效果、提高辐射效率,必须以天线塔体为中心铺设直径约0.3~0.5 λ的辐射状地网,如果要达到理想的天线效率,这种天线需占地70~150亩,由于这种天线受传统设计理念所限,再加上宽松的土地政策,结构相对简单,线性好,容易与输入网络匹配等优点,自上世纪六七十年代至今,大部分中波台站都在使用这种天线,但是,随着时代的发展,这种天线与土地资源的紧缺矛盾日益凸显。在摈弃传统天线占地面积大,打破传统天线设计理论束缚的基础上,人们采用新的设计理念,在不断实践的基础上,相继研制并开发了几种新型中波天线。

几种短波天线的比较

几种短波天线的比较

几种短波天线的比较(ZT)

这里我们是常见的几款短波天线,如国产的10米波段1/2波长垂直天线,曰本钻石公司的HV-4,自制的加感天线,自制的DP天线。当然,还很多的其他的天线类型。这次只是对这几款用过的做一个比较,讲一讲个人的一些体会,希望能大家有所帮助。还是会再继续寻找,试图找出更符合个人需要,容易制作和携带的野营天线。

1. 国产的10米波段1/2波长垂直天线:

这种天线好处很多,增益高,发射仰角低,受环境影响小,无须调整,架设高度低,可以直接放在地上。缺点是单波段天线,一个波段得要一根。另外每节1米左右,携带不算很麻烦也不算容易。

2. 曰本钻石公司的HV-4:

这是一款车天线,是适合放在车顶使用的,曾经用吸盘吸在普桑顶上,在行驶的汽车上用15米波段联络曰本电台效果非常好。但是不把它安装在车上,它就无法正常工作,即使加上了模拟地线,谐振点也全部偏低,21MHz波段的谐振点到了18MHz。所以其实是不适合野营使用的。

3. 自制的加感天线:

振子是1.5米长的拉杆天线,收起来的时候很短。加感线圈在底部,另外还需要地线配合。由于当年调试的时候是把天线斜挑出阳台,地线自然下垂的形态。所以今天曾经试图把天线振子竖起来,地线拉水平,或斜向下45度,就都无法谐振。只有摆成当年调试的样子,才能谐振。回想以前玩野外操作的时候,这类天线的加感线圈都是做很多抽头出来,到地方再重新找抽头位置。看来这天线也必须这样做才成,它太受环境的影响。这种天线携带还算容易,不过振子短,有效辐射长度短,效率不会很高。但是也不算太差。

天线的分类和选择+天线材料选择的

天线的分类和选择+天线材料选择的

天线分为:1.全向天线2.定向天线 (我们接触和用的基本是前两种 ) 3.机械天线4.电调天线5.双极化天线。下面主要介绍坛友们比较关心的定向和全向天线。感兴趣的朋友可以google或者baidu其他相关天线的详细资料。“相关资料提供下载”中提供简单介绍下载。)天线介绍:2.1 全向天线 全向天线,即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射,(使用大功率网卡的朋友注意了,此类天线最好能离人体3米及以上,辐射对人体的伤害就不用说了吧 )也就是平常所说的无方向性,在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束,一般情况下波瓣宽度越小,增益越大。全向天线在移动通信系统中一般应用与郊县大区制的站型,覆盖范围大。 2.2 定向天线 定向天线,在在水平方向图上表现为一定角度范围辐射,也就是平常所说的有方向性,在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束,同全向天线一样,波瓣宽度越小,增益越大。定向天线在移动通信系统中一般应用于城区小区制的站型,覆盖范围小,用户密度大,频率利用率高。2.2.1个人见解:定向分为反射型和引向型定向反射型:常见的有:双菱(叠双菱)(跟平板差不多。),长城(跟平板差不多)平板(方向角较大,一般用于覆盖,形用于接收角度广容易调试)栅格(方向尖锐,常用于点对点)。此类天线主要靠反射信号到达振子来工作。引向型:常见的有:8木 (引导信号到主振子,多余的经反射振子,再次到达主振子) 叠双菱是两者都有,主振子信号源:是前面引向菱,后面反射板。主要靠反射,所以定义反射型。全向天线:常见的有9db.8db. 7db.6db.5db 2db定向天线:叠双菱(N菱),平板,八木,栅格,卫--星锅,长城,开槽等等注:排名分前后(个人推荐)天线的选择:本帖隐藏的内容需要回复才可以浏览以上天线介绍主要偏重于发射,个人认为接收的原理和发射原理相类似。发射要考虑一个功率问题,因为如果天线做的不好,在功率过大的情况下,该发射出去的功率没有发射出去就很容易反过来(简单说就是驻波大,导致功率反噬)损坏机器。友情提醒一下:使用大功率路由和网卡的朋友,在不确定自制天线技术指标的情况下,尽量将功率调低一点,够用就好。关于天线的选择,关键还是要看使用环境。如果是6层以下的小区环境,视野不太开阔20-50米之间就有阻挡物的,建议使用全向或者平板天线。个人推荐:9db,8db,7db,叠双菱,14DB平板。

几种常用卫星天线的工作原理和性能的比较

几种常用卫星天线的工作原理和性能的比较
抛物 面 , 同 的是 , 不 卡塞 格伦 天 线 的副 反射 面是 双 曲
由于 CAlCA , PF PC: 2 ,因此很 容 易 l = 2 2 C= l,22PF P
得到,
FP1P】 =P1 + C1 Al + A1 A1 P1 =C1 F + A2 2 + A2 A2 P2 P2 =P C2 P2 =C2
从图 5中可以看出, 标准型卡塞格伦天线由三部
蕾 ÷ 囊
过反射  ̄ , Ft C

分 成 即 个 物 形 的 反 面一 双 面 组 ,一 抛 面 成 主 射 ,个 曲
个 形 的副 反射 面和一个 馈源 喇叭 。

图 2

,/ 嚣 I . F
l F l
理来 说 , 常见 的卫 星天线 又分 为 : 物 面天线 、 抛 卡塞 格 伦天线 、 环焦 天线等几 种 。
图 1
3 工 作 原 理
卫 星 天线 的反 射 面 由主反 射 面 和副 反 射面 两部
分组成 。 物面天线 、 抛 偏馈 天线 没有副 反射面 , 主反射
面均 是 由抛 物线 旋转 而 形成 的抛 物面 。卡塞 格 伦 天 线、 环焦 天线 的主反 射面也 是 由抛物 线旋转 而形 成 的

物线 的 性质 :
1 e Jd . =l =l

(天线技术)第8章缝隙天线和微带天线

(天线技术)第8章缝隙天线和微带天线

缝隙天线的历史与发展
缝隙天线最早可以追溯到19世 纪末期,当时主要用于无线电
报通信。
随着技术的发展,缝隙天线 在20世纪得到了广泛的应用, 特别是在雷达、卫星通信、
电子战等领域。
近年来,随着无线通信技术的 快速发展,缝隙天线在移动通 信、WiFi通信等领域的应用也
越来越广泛。
02
微带天线概述
微带天线的定义
如铜、铝等,用于制作贴片和馈线 等结构。
微带天线的制作工艺
薄膜工艺
利用物理或化学气相沉积技术 在基板上形成金属薄膜。
光刻工艺
利用光刻胶将设计好的图案转 移到基板上,再通过腐蚀或刻 蚀技术形成贴片和馈线。
打孔与注塑工艺
在基板上打孔,注入导体材料 形成贴片或馈线。
焊接与组装工艺
将各Leabharlann Baidu分焊接在一起,完成天 线的组装。
06
天线技术的发展趋势与 展望
天线技术的未来发展方向
01
5G/6G通信技术
随着5G/6G通信技术的快速发展,天线技术将更加注重高频通信、大规
模MIMO、波束成形等技术的应用。
02
智能化与自动化
天线技术将与人工智能、机器学习等技术结合,实现天线的智能化设计、
优化和自动配置。
03
集成化与小型化
随着终端设备的需求日益增长,天线技术将进一步向集成化和小型化方

全向天线与定向天线有什么区别?怎么选择?

全向天线与定向天线有什么区别?怎么选择?

全向天线与定向天线有什么区别?怎么选择?

 全向天线和定向天线的区别

 天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力,这就是天线的方向性。根据方向性的不同,天线有全向和定向两种。下面主要讲解一下它们之间的区别以及相关参数。

 全向天线和定向天线的区别---全向天线

 全向天线,即在水平方向图上表现为360度都均匀辐射,也就是平常所说的无方向性。一般情况下波瓣宽度越小,增益越大。全向天线在通信系统中一般应用距离近,覆盖范围大,价格便宜。增益一般在9dB以下。下图所示为全向天线的信号辐射图。

 全向天线的辐射范围比较象一个苹果

 全向天线和定向天线的区别---定向天线

 定向天线,在水平方向图上表现为一定角度范围辐射,也就是平常所说的有方向性。同全向天线一样,波瓣宽度越小,增益越大。定向天线在通信系

各种天线参数和分类

各种天线参数和分类

汽车天线

汽车天线又叫车载天线,一般汽车上的天线用于车上的收音机和电台,可分汽车内置天线和外置天线。但根据不同用途的汽车也有安装其他的天线。如公交车有DVB-T天线,车载TV天线。物流及出租车还装有GSM天线、GPS卫星天线。收音机和电台天线主要就是AM/FM天线、软PCB数字天线、AM/FM/TV天线等。根据不同的功能和用途,所用的天线的频率也不同。

目录

名词释义:

又叫车载天线,是指设计安装在车辆上的移动通讯天线。最常见就是吸盘天线。由于吸盘天线安装摆放容易,所以在一些简易设台场合常常用吸盘天线代替基地天线。

结构分类:

车载天线结构上有缩短型、四分之一波长、中部加感型、八分之五波长、双二分之一波长等形式的天线,理论上它们的效率依次增加,同样工作频段的天线的长度也依次增加。

缩短型:

由于车辆本身有限高,加上过长的天线在车辆高速行进时形成的风阻,过桥洞、进入地下车库都是问题,所以车载天线并不是越长越好,一般要求轿车天线不超过70厘米,面包车类要求天线更短。缩短型天线体积小巧,虽然增益不高,但适合使用于需要隐蔽天线的场合。

八分之五波长和中部加感型

一般的警用车辆建议安装高增天线,尤其是在活动区域范围比较大的车辆,350MHZ高增益天线多分为八分之五波长加感的形式,在距天线顶部二分之一波长距离处有一个加感线圈。400MHZ频段双二分之一波长天线具有较高的增益,它的外观特征是天线的振子上有两个加感线圈。八分之五波长和中部加感型也有较高的增益,且价格比较便宜,因此得到广泛的使用。在作为临时固定台天线使用的场合可以考虑选用增益高的吸盘天线,天线的长度不必有过多限制。由于吸盘天线是根据汽车使用环境而设计所以在作为固定使用时在其下吸一块半径大于1米的金属板(如铁皮)会有更好的使用效果。由于进口原装的车载天线价格非常昂贵且优势不突出,所以一般都选用国产车载天线。在天线选型阶段主要参考天线的外型和增益。建议选用大厂家的名牌产品,他们提供的参数真实性比较高,制造工艺也有保证。如果是批量采购完全可以到专业天线制造厂家按使用频段定制,以取得最佳的使用效果。

天线知识

天线知识

移动通信系统是有线和无线的综合体,他是移动网络在其覆盖范围内,通过空中接口(无线)将移动台和基站联系起来,并进而和移动交换机相联系(有线)的一个综合的复合体。而在移动通信系统中,空间无线信号的发射和接收都是依靠移动天线来实现的。因此,天线对于移动通信网络来说,起着举足轻重的作用,如果天线的选择不好,或天线的参数设置不当,都会直接影响到整个移动通信网络的运行质量。尤其在基站数量多,站距小,载频数量多的高话务量地区,天线选择及参数设置是否合适,对移动通信网络的干扰,覆盖率,接通率及全网服务质量有非常大影响。本文将向读者介绍一些有关天线的基本知识,并联系本人实际,谈谈天线在日常维护及网络优化中的作用。

一、天线的几个重要参数

1.天线的输入阻抗

天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压和输入电流的比值。天线和馈线的连接,最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗,这时馈线终端没有功率反射,馈线上没有驻波,天线的输入阻抗随频率的变化比较平缓。天线的匹配工作就是消除天线输入阻抗中的电抗分量,使电阻分量尽可能地接近馈线的特性阻抗。匹配的优劣一般用四个参数来衡量,即反射系数,行波系数,驻波比和回波损耗,四个参数之间有固定的数值关系,使用哪一个纯出于习惯。在我们日常维护中,用得较多的是驻波比和回波损耗。

驻波比:他是行波系数的倒数,其值在1到无穷大之间。驻波比为1,表示完全匹配;驻波比为无穷大表示全反射,完全失配。在移动通信系统中,一般需求驻波比小于1.5。回波损耗:他是反射系数绝对值的倒数,以分贝值表示。回波损耗的值在0dB的到无穷大之间,回波损耗越大表示匹配越差,回波损耗越大表示匹配越好。0表示全反射,无穷大表示完全匹配。在移动通信系统中,一般需求回波损耗大于14dB。

全向和定向天线区别

全向和定向天线区别

全向天线和定向天线的差异

天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力,这就是天线的方向性。根据方向性的不同,天线有全向和定向两种。下面主要讲解一下它们之间的区别以及相关参数。

全向天线:

全向天线,即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射,也就是平常所说的无方向性。一般情况下波瓣宽度越小,增益越大。全向天线在通信系统中一般应用距离近,覆盖范围大,价格便宜。增益一般在9dB以下。下图所示为全向天线的信号辐射图。

全向天线的辐射范围比较象一个苹果

定向天线:

定向天线,在水平方向图上表现为一定角度范围辐射,也就是平常所说的有方向性。同全向天线一样,波瓣宽度越小,增益越大。定向天线在通信系统中一般应用于通信距离远,覆盖范围小,目标密度大,频率利用率高的环境。

我们也可以这样子来思考全向天线和定向天线之间的关系:全向天线会向四面八方发射信号,前后左右都可以接受到信号,定向天线就好像在天线后面罩一个碗壮的反射面,信号只能向前面传递,射向后面的信号被反射面挡住并反射到前方,加强了前面的信号强度。下图为定向天线的信号辐射图。

定向天线的主要辐射范围象个倒立的不太完整的圆锥

通过上文我们能够形象的认识到什么是全向天线,什么是定向天线,那么在实际应用时该注意些什么呢?

天线的选购如果需要满足多个站点,并且这些站点是分布在AP的不同方向时,需要采用全向天线;如果集中在一个方向,建议采用定向天线;另外还要考虑天线的接头形式是否和AP匹配、天线的增益大小等是否符合您的需求;

天线的安装对于室外天线,天线与无线AP之间需要增加防雷设备;定向天线要注意天线的正面朝向远端站点的方向;天线应该安装在尽可能高的位置,天线和站点之间尽可能满足视距(肉眼可见,中间避开障碍)。

几种短波天线的比较

几种短波天线的比较

几种短波天线的比较

(ZT)

这里我们是常见的几款短波天线,如国产的10米波段1/2 波长垂直天线,曰本钻石公司的HV-4,自制的加感天线,自制的DP天线。当然,还很多的其他的天线类型。这次只是对这几款用过的做一个比较,讲一讲个人的一些体会,希望能大家有所帮助。还是会再继续寻找,试图找出更符合个人需要,容易制作和携带的野营天线。

1. 国产的10 米波段1/2 波长垂直天线:

这种天线好处很多,增益高,发射仰角低,受环境影响小,无须调整,架设高度低,可以直接放在地上。缺点是单波段天线,一个波段得要一根。另外每节1 米左右,携带不算很麻烦也不算容易。

2. 曰本钻石公司的HV-4:

这是一款车天线,是适合放在车顶使用的,曾经用吸盘吸在普桑顶上,在行驶的汽车上用15米波段联络曰本电台效果非常好。但是不把它安装在车上,它就无法正常工作,即使加上了模拟地线,谐振点也全部偏低,21MHz 波段的

谐振点到了18MHz。所以其实是不适合野营使用的。

3. 自制的加感天线:

振子是

1.5 米长的拉杆天线,收起来的时候很短。加感线圈在底部,另外还需要地线配合。由于当年调试的时候是把天线斜挑出阳台,地线自然下垂的形态。所以今天曾经试图把天线振子竖起来,地线拉水平,或斜向下45 度,就都无法谐

振。只有摆成当年调试的样子,才能谐振。回想以前玩野外操作的时候,这类天线的加感线圈都是做很多抽头出来,到地方再重新找抽头位置。看来这天线也必须这样做才成,它太受环境的影响。这种天线携带还算容易,不过振子短,有效辐射长度短,效率不会很高。但是也不算太差。

比较几种新型环形圈圆极化微带贴片天线

比较几种新型环形圈圆极化微带贴片天线

比较几种新型环形圈圆极化微带贴片天线COMPARISON OF SEVERAL NOVEL ANNULAR-RING MICROSTRIP PATCH ANTENNAS FOR CIRCULAR POLARIZATION

X. L. Bao and M. J. Ammann

摘要

几个新型紧凑的圆极化同轴馈电环形圈微带贴片天线进行了实验和数值上的检查。为了减少天线尺寸和提供合适的输入阻抗匹配,可以采用两种技术:条带插入进环形圈,放置一个十字槽到地平面。所推荐的具有十字槽地平面的环形圈贴片对于给定频率需要更小的尺寸。这种星星的贴片天线在规模上相比传统的环形圈贴片天线有效地减小了约55%。这种天线显示了带宽和良好的圆极化特性。本文对三种新型条载型环形圈贴片天线和附有窄环形圈与十字槽地平面的紧凑的圆形贴片天线的参数进行了研究和探讨。

1.介绍

小型化微带圆极化天线中的微扰技术是非常受欢迎的。短截线,槽口,或嵌入槽方法通常用作矩形和圆形贴片天线的扰动段,他们可以激发两个具有同样的振幅和90度相位差的简并正交模式[1 - 4]。对于一个给定的频率,环形圈贴片天线[5,6]与方形或圆形贴片天线相比,有更小的尺寸。在[7 - 9],加载了一个条带和插槽的环形圈天线可以很好的匹配到50欧姆同轴探针,并减小了贴片的大小。如果环形圈球圈在内圈增加一对槽口和一个条带,那么天线将会此显示出圆极化特性。基于孔径耦合微带线馈电的环形圈贴片天线,也被证明产生圆极化特性[10]。

在本文中,两个增强技术应用于圆极化贴片天线环孔:在环孔嵌入条带和切一个交叉槽到地平面。对于一个窄环形圈贴片天线,它是很难与50欧姆阻抗的同轴馈电线有良好的匹配。在在给定频率下,取得紧凑型贴片的尺寸和圆极化特性,这些分支条带用来匹配同轴探针。这种所推荐的结构可以有效地使贴片天线的尺寸更小化。在环形圈贴片天线上增加地平面十字槽,可以进一步大幅度削减规模。本文实验性地设计和研究了各种新颖的环形圈圆极化天线,并且评估了圆极化性能。

对数天线,八木天线与栅格天线的区别

对数天线,八木天线与栅格天线的区别

对数天线,八木天线与栅格天线的区别

对数天线、八木天线和栅格天线都是不同类型的室外天线,它们在结构、性能和应用场景上存在一些区别。

对数天线:这是一种八木的升级版,增加了外层保护罩,方向性比较强。对数周期天线价格昂贵,但可以使用在多种频率和仰角上,其方向性更强,对无用方向信号的衰减更大。对数天线主要用于链路中继、无线电测向等,特别适用于中、短波通信。

八木天线:这是一种增益较高的定向天线,由日本东北大学的八木秀次和宇田太郞两人发明。它具有增益较高、结构轻巧、架设方便、价格便宜等优点,特别适用于点对点的通信或者将室外信号引入到室内。八木天线在短波通信中通常用于大于6 MHz以上频段,应用于窄带和高增益短波通信,可架设安装在铁塔上,具有很强的方向性。八木天线的单元数越多,其增益越高,通常采用6-12单元的八木定向天线,其增益可达10-15dBi。

栅格天线:外观呈渔网状,一般用在偏远山区地方、或者偏僻的城中村,具体要看实际情况搭配套装使用。有的栅格天线采用栅状结构,一是为了减轻天线的重量,二是为了减少风的阻力。

综上所述,对数天线、八木天线和栅格天线在结构、性能和应用场景上各有特点。对数天线方向性强,适用于中、短波通信;八木天线增益高、价格便宜,适用于点对点通信和室外信号引入;而栅格天线则主要用在特定环境如偏远山区或城中村。选择哪种天线主要取决于具体的需求和场景。

几种天线的比较

几种天线的比较

天线是卫星通信系统的重要组成部分,是地球站射频信号的输入和输出通道,天线系统性能的优劣影响整个通信系统的性能。地球站与卫星之间的距离遥远,为保证信号的有效传输,大多数地球站采用反射面型天线。反射面型天线的特点是方向性好,增益高,便于电波的远距离传输。

反射面的分类方法很多,按反射面的数量可分为双反射面天线和单反射面天线;按馈电方式分为正馈天线和偏馈天线;按频段可分为单频段天线和多频段天线;按反射面的形状分为平板天线和抛物面天线等.下文对一些常用的天线作简单介绍。

1.抛物面天线

抛物面天线是一种单反射面型天线,利用轴对称的旋转抛物面作为主反射面,将馈源置于抛物面的焦点F上,馈源通常采用喇叭天线或喇叭天线阵列,如图1所示。发射时信号从馈源向抛物面辐射,经抛物面反射后向空中辐射.由于馈源位于抛物面的焦点上,电波经抛物面反射后,沿抛物面法向平行辐射。接收时,经反射面反射后,电波汇聚到馈源,馈源可接收到最大信号能量.

图1 抛物面天线

抛物面天线的优点是结构简单,较双反射面天线便于装配。缺点是天线噪声温度较高;由于采用前馈,会对信号造成一定的遮挡;使用大功率功放时,功放重量带来的结构不稳定性必须被考虑。2.卡塞格伦天线

卡塞格伦天线是一种双反射面天线,它由两个发射面和一个馈源组成,如图2所示。主反射面是一个旋转抛物面,副反射面为旋转双曲面,馈源置于旋转双曲面的实焦点F1上,抛物面的焦点与旋转双曲面的焦点重合,即都位于F2点。从从馈源辐射出来的电磁波被副反射面反射向主反射面,在主反射面上再次被反射。由于主反射面的焦点与副反射面的焦点重合,经主副反射面的两次反射后,电波平行于抛物面法向方向定向辐射。对经典的卡塞格伦天线来说,副反射面的存在遮挡了一部分能量,使得天线的效率降低,能量分布不均匀,必须进行修正。修正型卡塞格伦天线通过天线面修正后,天线效率可提高到0。7—0。75,而且能量分布均匀。目前,大多数地球站采用的都是修正型卡塞格伦天线。

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天线是卫星通信系统的重要组成部分,是地球站射频信号的输入和输出通道,天线系统性能的优劣影响整个通信系统的性能。地球站与卫星之间的距离遥远,为保证信号的有效传输,大多数地球站采用反射面型天线。反射面型天线的特点是方向性好,增益高,便于电波的远距离传输。

反射面的分类方法很多,按反射面的数量可分为双反射面天线和单反射面天线;按馈电方式分为正馈天线和偏馈天线;按频段可分为单频段天线和多频段天线;按反射面的形状分为平板天线和抛物面天线等。下文对一些常用的天线作简单介绍。

1.抛物面天线

抛物面天线是一种单反射面型天线,利用轴对称的旋转抛物面作为主反射面,将馈源置于抛物面的焦点F上,馈源通常采用喇叭天线或喇叭天线阵列,如图1所示。发射时信号从馈源向抛物面辐射,经抛物面反射后向空中辐射。由于馈源位于抛物面的焦点上,电波经抛物面反射后,沿抛物面法向平行辐射。接收时,经反射面反射后,电波汇聚到馈源,馈源可接收到最大信号能量。

图1 抛物面天线

抛物面天线的优点是结构简单,较双反射面天线便于装配。缺点是天线噪声温度较高;由于采用前馈,会对信号造成一定的遮挡;使用大功率功放时,功放重量带来的结构不稳定性必须被考虑。2.卡塞格伦天线

卡塞格伦天线是一种双反射面天线,它由两个发射面和一个馈源组成,如图2所示。主反射面是一个旋转抛物面,副反射面为旋转双曲面,馈源置于旋转双曲面的实焦点F1上,抛物面的焦点与旋转双曲面的焦点重合,即都位于F2点。从从馈源辐射出来的电磁波被副反射面反射向主反射面,在主反射面上再次被反射。由于主反射面的焦点与副反射面的焦点重合,经主副反射面的两次反射后,电波平行于抛物面法向方向定向辐射。对经典的卡塞格伦天线来说,副反射面的存在遮挡了一部分能量,使得天线的效率降低,能量分布不均匀,必须进行修正。修正型卡塞格伦天线通过天线面修正后,天线效率可提高到0.7—0.75,而且能量分布均匀。目前,大多数地球站采用的都是修正型卡塞格伦天线。

卡塞格伦天线的优点是天线的效率高,噪声温度低,馈源和低噪声放大器可以安装在天线后方的射频箱里,这样可以减小馈线损耗带来的不利影响。缺点是副反射面极其支干会造成一定的遮挡。

图2 卡塞格伦天线

3.格里高利天线

格里高利天线也是一种双反射面天线,也由主反射面、副反射面及馈源组成,如图3所示。与卡塞格伦天线不同的是,它的副反射面是一个椭球面。馈源置于椭球面的一个焦点F1上,椭球面的另一个焦点F2与主反射面的焦点重合。格里高利天线的许多特性都与卡塞格伦天线相似,不同的是椭球面的焦点是一个实焦点,所有波束都汇聚于这一点。

图3格里高利天线

4.环焦天线

对卫星通信天线的总要求是在宽频带内有较低的旁瓣、较高的口面效率及较高的G/T值,当天线的口面较小时,使用环焦天线能较好地同时满足这些要求。因此,环焦天线特别适用于VSAT地球站。

环焦天线由主反射面、副反射面和馈源喇叭三部分组成,结构如图4所示。主反射面为部分旋转抛物面,副反射面由椭圆弧CB绕主反射面轴线OC旋转一周构成,馈源喇叭位于旋转椭球面的一个焦点M上。由馈源辐射的电波经副反射面反射后汇聚于椭球面的另一焦点M’,M’是抛物面OD 的焦点,因此,经主反射面反射后的电波平行射出。由于天线是绕机械轴的旋转体,因此焦点M’构成一个垂直于天线轴的圆环,故称此天线为环焦天线。环焦天线的设计可消除副反射面对对电波的阻挡,也可基本消除副反射面对馈源喇叭的回射,馈源喇叭和副反射面可设计得很近,这样有利于在宽

频带内降低天线的旁瓣和驻波比,提高天线效率。缺点是主反射面地利用率低,如图4所示,AA’间的区域没有作用。

图4环焦天线

5.偏馈型天线

无论是抛物面天线,还是卡塞格伦天线,都有一个缺点,总有一部分电波能量被副反射面阻挡,造成天线增益下降,旁瓣增益增高。可以使用天线偏馈技术解决这个问题。所谓偏馈天线,就是将馈源和副反射面移出天线主反射面的辐射区,这样就不会遮挡主波束,从而提高天线效率,降低旁瓣电平。偏馈型天线广泛应用于口径较小的地球站。这类天线的几何结构比轴对称天线的结构要复杂得多,特别是双反射面偏馈型天线,其馈源、焦距的调整要复杂得多。

图5偏馈天线

6.双频段天线

如果使用频率选择表面(FSS)作副反射面,就可以构成双频段天线。FSS是一种空间滤波器,通过在空间放置周期性的金属贴片或金属缝隙构成,它在某些频率可让电磁波无衰减的通过,而在另外一些频率将电磁波完全反射。其结构及电磁特性如图6所示,在频率f1电磁波被完全反射,在频率f2电磁波完全通过。如果我们使用这样的FSS作副反射面,并使馈源1工作在f1,馈源2工作在f2,则两个馈源可无干扰地工作在同一副天线上,如图7所示。利用相同地原理,可制成多频段天线,这种技术已在卫星上得到应用。这种天线地优点是可有效利用反射面,降低天线重量。

图6 FSS的结构及电磁特性

图7双频段天线

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