几种天线的比较复习过程
物理天线知识点总结
物理天线知识点总结一、天线的分类天线可以根据它的结构、工作频率、工作方式等不同特征进行分类。
根据天线的结构,天线可以分为线性天线、面状天线、体状天线等。
根据天线的工作频率,天线可以分为超高频天线、甚高频天线、高频天线等。
根据天线的工作方式,天线可以分为接收天线、发射天线、双工天线等。
此外,根据天线的工作原理,天线还可以分为定向天线、全向天线等。
二、天线的工作原理天线是通过改变电流和电压的分布来产生电磁波。
当电流通过天线时,会在天线上产生一个电磁场。
这个电磁场会向周围空间辐射出去,形成电磁波。
同时,当有外界的电磁波作用在天线上时,天线也会感应出电流和电压。
这样,天线在电磁波的发射和接收中发挥作用。
三、天线的设计方法天线的设计是一个复杂的过程,需要考虑多种因素,包括天线的工作频率、方向性、增益、波束宽度、阻抗匹配等。
在天线的设计中,通常需要用到一些工具,如天线模拟软件、电磁场仿真软件等。
天线的设计方法包括复合结构天线的设计、微带天线的设计、阵列天线的设计等。
这些设计方法大大提高了天线的工作性能和可靠性。
四、天线的性能分析天线的性能分析是对天线的工作性能进行评估和优化的过程。
通过对天线的参数和特性进行测试和分析,可以了解天线的工作状况和性能指标,为天线的改进和优化提供依据。
常用的天线性能分析方法包括天线参数测量、天线阻抗匹配、波束宽度测量等。
五、天线的应用天线在无线通信、雷达、卫星通信、电视广播等领域中有着广泛的应用。
在无线通信系统中,天线是信息传输的关键设备,它的工作性能直接影响到通信系统的稳定性和可靠性。
在雷达系统中,天线是用来发射和接收雷达信号,它的性能直接影响到雷达的探测性能和分辨率。
在卫星通信系统中,天线是用来与卫星间进行通信,它的性能直接影响到卫星通信的质量和覆盖范围。
在电视广播系统中,天线是用来接收广播信号的,它的性能直接影响到电视节目的清晰度和稳定性。
总结:物理天线是无线通信和雷达系统中不可或缺的重要组成部分。
天线复习——精选推荐
选择、填空部分1、线天线:单极子天线、偶极子天线、半波振子、无限小偶极子、小振子、有限长振子;(带振子)口面天线:喇叭天线、口径天线、反射面天线(抛物面天线);微带天线:矩形贴片、圆形贴片;阵列天线:带阵列。
,Γ为反射系数,驻波比为衡量负载匹配程度的指标,驻波比越大,2、驻波比:VSWR=1+|Γ|1−|Γ|匹配越差。
驻波比等于1时,完全匹配。
3、半波振子的辐射电阻为73欧姆。
4、微带天线的优点:①易批量加工;②易集成;③体积小,重量轻,剖面低;④便于圆极化;⑤可与各种载体共形;⑥性能多样化。
微带天线的缺点:①工作频带窄;②损耗较大;③功率容量(承受功率)小;④工作效率低;⑤扫描性能差;⑥极化纯度低。
5、分析微带天线通常使用传输线模型法、空腔模型法以及全波分析法。
6、在天线测量实验中,由测试得到的驻波比以及回波损耗,可计算得到反射系数(S11、S22)。
7、在HFSS仿真中,金属表面应分配Perfect E边界条件,空气盒子表面应分配辐射边界条件。
8、天线特性参量分为电路参量、空间参量,电路参量包括天线阻抗、辐射电阻、天线温度;空间参量包括方向图、方向性系数、增益、有效口径、极化。
9、微波通信系统中,发射天线为右旋圆极化天线,接收天线不能选左旋圆极化天线。
(右旋圆极化天线可以100%接收,左旋圆极化天线不能接收,水平极化和垂直极化的天线可以50%接收)。
10、偶极子天线的E面方向图是“8”字形,H面方向图为圆形。
11、天线的定义:作为发射或接收系统的一部分,被设计用来辐射或接收电磁波。
12、围绕天线的空间可分为三个区域,分别是感应近场区、辐射近场区、远场区。
13、E面是指通过天线最大辐射方向并平行于电场矢量的平面;H面是通过天线最大辐射方向并垂直于E面的平面。
14、天线增益是指在在输入功率相等的条件下,实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号功率密度之比。
天线增益与方向性系数的关系:增益和方向性系数之比称为天线辐射效率。
阵列天线分析与综合复习
阵列天线分析与综合复习第一章 直线阵列的分析1. 什么是阵列天线的分析?2. 什么是阵列天线的综合?3. 能导出均匀直线阵列的阵因子sin(/2)(),cos sin(/2)Nu S u u kd u βα==+ 当阵轴为x 轴、y 轴或z 轴时,cos β的表示分别是什么?阵因子与哪些因素有关?4. 均匀侧射阵与端射阵(1) 什么是均匀直线侧射阵和端射阵?它们的阵因子表示分别是什么?(2) 最大辐射方向与最大值(3) 抑制栅瓣条件(4) 零点位置(5) 主瓣零点宽度(侧射阵、端射阵、扫描阵)(6) 半功率波瓣宽度(侧射阵、端射阵、扫描阵)(7) 副瓣电平。
能证明均匀直线阵的副瓣电平SLL=-13.5dB 。
(8) 方向性系数。
■能证明不等幅、等间距直线阵的方向性系数公式(1.38)■当/2d λ=时,能证明得到式(2.26)■能导出均匀直线侧射阵和端射阵的阵因子公式2/D L λ=和4/D L λ=5. 能用Z 变换方法和直接相加法分析书上P17图1.14、图1.15、图1.17分布与P34习题1.10正弦分布的阵列。
即能根据P18表1.2的阵列函数简表导出阵因子,并能写出求和形式的阵因子和作适当的分析。
直线阵列能用Z 变化法分析的条件限制是什么?6. 谢昆诺夫单位圆辅助分析阵列(1) 能由阵列多项式的零点导出阵列激励分布,见P34习题1.13。
(2) 熟悉不同单元间距d 时,,cos ju w e u kd θα==+,w 在单位圆上的轨迹变化。
(3) 根据w 在单位圆上的轨迹变化,能说明阵列不出现栅瓣的条件。
(4) 单位圆上某点与各零点的距离的乘积含义是什么?(5) 能用单位圆分析一个简单直线阵列。
7. 不均匀阵列概念(1) 不等间距阵列(2) 幅度不均匀阵列(3) 相位不均匀阵列(4) 波束展宽方法(5) 相位和幅度误差分析模型8. 单脉冲阵列(激励幅度对称)(1) 和方向图■能根据阵列单元顺序排列写出阵因子方向图函数(单元数不分奇偶)。
PIFA天线相关介绍
天线分为内置与外置,外置主要使用螺旋或者PCB,螺旋天线一般带宽比较好也比较常用,PCB 天线比较容易调频率易于设计,但爱立信有两项重要专利,所以在欧美市场上很少其他厂商使用。
还有一种假内置天线,其实就是外置天线的内置,性能相对比较差,一般不推荐使用。
内置天线而言,主要是PIFA与MONOPOLE天线。
PIFA的结构有slot antennna,G antennna等,一般常用G天线。
monopole 天线的效率极高,三星手机常用此种设计,但SAR值比较成问题。
但三星折叠机比较多,天线可以远离人脑,SAR相对人脑影响较小。
天线设计是个相对比较狭窄的领域,一般的RF工程师都可以进行设计,但要把天线作好是非常不容易的,需要长时间的积累。
所以即便NOKIA,也把天线外包给飞创等著名天线设计公司。
slot antennna 中高低频一般是由parastic产生的,由于天线其实要求的是1/4波长,在这种结构中,发射片之间的槽长便近似于1/4波长,因而产生谐振点,G天线则是一般分成两块,基本相独立,一边产生低频,另一边是高频。
通过控制发射片的长度可以改变频率.有时怀疑在两种结构中可能两种产生方式都存在,因为每个天线上都会有最敏感的区域,可能只是哪一种表现出的更强一点而已.monopole antenna 的SAR值,如果直板机的话,一般在2.0以上,大大超过欧标与美标,一般国产手机不会考虑SAR值的,只要效率好就ok,所以如果你所使用的是这种烂机的话,基本可以扔掉了.内置天线技术要求:内置天线材料为铍铜、不锈钢等其他材料,具体支撑视结构而定。
铍铜(外面镀金)天线的RF 性能比较好,但是价格稍高于不锈钢材料。
内置天线性能的保证对结构要求较严,基本的要求如下,否则天线性能将受到较大影响,具体影响程度视天线的类型而定。
一般认为,PIFA 天线体积大、性能好;滑盖机必须使用此种天线进行设计。
具体要求如下:1. PIFA 的高度应该不小于6.5mm;2. LCM 的connector 应该布局在主板的键盘面;3. 天线的宽度应该不小于20mm;4. 从射频测试口到天线馈点的引线的阻抗保持在50 欧姆;5. PIFA 天线的附近的器件应该尽量做好屏蔽;6. 馈点的焊盘应该不小于2mm*3mm;7. 馈点焊盘(pad)应该居顶靠边;8. 如果测试座布局有困难,也可以放在天线区域;9. 天线区域可适当开些定位孔。
天线复习
填空38、细直线对称半波阵子的输入阻抗Z d= ,半波谐振窄缝的输入阻抗Z S=39、对称阵子的带宽决定于其截面半径,而对数周期阵子的带宽则由比例因子和单元数B S=τ1-N决定40、波导缝隙天线的开槽原则是,一般开窄缝,缝长约为,设其互补对称阵子的辐射阻抗为Z d,则缝隙天线的辐射阻抗Z s=41、口径天线分析中等效原理是把口径面上的电磁场E s和H s等效成电磁流J s和M s,设口径面S的外法向矢量为n,则J s= ,M s ,计算惠更斯元辐射场时,若已知口径电场为E sy,则口径磁场H sx=42、最佳角锥喇叭天线是指,其口径效率v=43、天线口径场出现线性相位分布时,对天线辐射性能的主要影响是使最大辐射方向偏移,而随着平方率相位分布的增大,其主要影响是主瓣变宽,副瓣上升,增益下降44、抛物面口径天线的物理面积为S,口径效率为v,则其增益为,若口径场为均匀分布,其口径效率为v= ,若口径场为余弦分布,其口径效率为,45、旋转抛物面天线的效率因子主要由和的乘积因子决定46、旋转抛物面天线分为长焦距、中焦距和短焦距三种情况,47、卡塞格伦天线的衰减因子与普通抛物面天线的空间衰减因子,主要原因是48、镜像法分析近地天线是把地面看作是,对于垂直阵子,其镜像点电流与源电流,水平阵子的镜像点电流与源电流49、已知旋转抛物面天线的焦距为f,口径直径为D,口径张角为ψ0,则三者的关系为,若焦距比f/D=0.35,则2ψ0= ,空间衰减因子SA= dB,若D=75cm,工作波长为λ=2.5cm,总效率g=0.5,则天线的增益为G= ,为获得最高效率,馈源归一化方向图2ψ0宽度的边缘电平应为dB。
50、标准卡塞格伦天线由主、副反射面和馈源组成,主反射面为,副反射面为,馈源统一用喇叭,置于主副反射面间的上,卡塞格伦天线的空间衰减因子比普通抛物面天线的相比要,其原因是考题11、天线的主瓣宽度是指方向图主瓣上两个点之间的夹角,已知某天线的方向图函数为F(θ)=sinθ,其半功率波瓣宽度为,方向性系数为2、垂直于金属平面的对称阵子天线其镜像源为正向3、二元阵的阵因子于、和有关4、有一架设在理想地面的水平半波阵子天线,其工作波长λ=40m,,若要在垂直于天线轴的平面内获得最大仰射角 =30︒,天线架设高度应为5、某矩形口径天线的振幅为余弦分布,与均匀分布相比,其方向图主瓣要一些,口径效率要一些,副瓣电平要一些6、XY平面内的惠更斯元的归一化方向图函数是,方向图形状是7、汉森—乌特亚条件的物理意义是8、某天线的方向系数为25,辐射效率为80%,计算以dB表示的增益为dB9、圆柱旋转天线的三种模式分别为10、根据各阵子电尺寸的不同,可将LPDA天线分为11、圆柱旋转天线的法向模辐射条件是,轴向模辐射条件是12、标注卡塞格伦天线的副反射面为,其尺寸由来确定,同时还要考虑副反射面的考题21、假设某天线的方向图函数为cosθ,其半功率波瓣宽度为,当方向图函数为cos2θ,其半功率波瓣宽度为2、理想地面上的水平半波天线,要求最大通信方向的仰角为 ,天线要假设的高度应为3、天线阵的方向图由和的乘积得到4、阵列天线方向图的零点个数和位置与、、、有关5、汉森—乌特亚条件是行波天线获得的条件,其数学表达式为6、用同轴线向对称阵子天线馈电时,常用的对称变换器有7、以圆极化天线发射,垂直极化天线接收,其极化失配因子为8、矩形平面口径场均匀分布时,其半功率波瓣宽度公式为,第一副瓣电平为,口径效率为,当口径场振幅分布为余弦分布时,其半功率波瓣宽度公式为,第一副瓣电平为,口径效率为9、H面扇形喇叭的最佳长度为,此时口径效率为,10、空间衰减因子的定义为11、旋转抛物面天线的效率主要由和的乘积决定12、修正型卡塞格伦天线主要是修改使口径场幅度均匀,修改使口径场相位均匀考题31、沿Z轴放置的对称半波阵子的方向图函数为,方向性系数为dB,半功率波瓣宽度为dB,输入阻抗是j ,若用极坐标表示其方向图,则其E面方向图是形2、若半波阵子的直径越粗,则它的平均特性阻抗越,其阻抗频带就越3、设二元阵的单元间距为d,射线与阵轴的夹角为θ,则等幅同相的阵因子为F a(θ)=,等幅反相的阵因子为阵因子为F a(θ)= 阵因子为心脏形的条件是:两单元天线的相位差α= ,间距d= ,其表达式为F a(θ)=4、采用镜像法分析近地对称阵子天线时,垂直阵子的镜像点电流与5、构成轴向模螺旋天线的条件是,它辐射的是极化波6、天线口径场出现线性相位分布时,对天线辐射性能的主要影响是,而随着平方率相位分布的增大,其主要影响是7、口径面积为S的同相口径,当其幅度为均匀分布时的方向性系数公式为,口径利用效率为,当其口径尺寸远大于波长时的第一副瓣电平是dB8、H面扇形喇叭内波的等相位面是一个面,当喇叭的长度R H一定时过度增大口径宽度D H会使下降,这是由于的缘故,喇叭宽度给定时,H面扇形喇叭的最佳长度为9、旋转抛物面天线焦距为f,口径直径为D,最大增益时的效率g= ,f/D =10、均匀直线式的最大辐射方向的公式为θm = ,不出现栅瓣的间距d应满足,侧射阵满足的条件为考题41、沿z轴放置的元天线方向图为,半功率波瓣宽度为度,方向性系数为dB,若用极坐标表示其方向图,则其H面方向图是形,其E面是形。
微波技术与天线第6章复习
第6章1、简述天线的功能(概念+4个功能)在无线通信系统中,需要将来自发射机的导波能量转变为无线电波,或将无线电波转变为导波能量,原来辐射和接收无线电波的装装置称为天线。
①天线应能将导波能量尽可能多地转变为电磁波能量.这首先要求天线是一个良好的电磁开放系统, 其次要求天线与发射机或接收机匹配.②天线应使电磁波尽可能集中于确定的方向上, 或对确定方向的来波最大限度的接受, 即天线具有方向性.③天线应能发射或接收规定极化的电磁波, 即天线有适当的极化.④天线应有足够的工作频带.2、名词解释:什么是天线?①作用:在发射部分,将高频导行波转换为空间电波,在接收端,空间电波转换为导行波。
②性能:是能量转换器件、具有定向辐射能力、频率选择特性、极化特性。
③结构:开放。
3、把天线和发射机或接收机连接起来的系统为馈线系统,天线和馈线系统统称天线馈线系统,简称天馈系统。
4、点电基本振子近区场又为准静态场;离天线较远时,近似为0;电场磁场相位差90°,为感应场。
远区场中电基本振子的的远区场是沿着径向外传的横电磁波,远区场又称辐射场。
E/H=120pi,远区场具有与平面波相同的特性。
随着距离增加,辐射场减小。
4、电,磁基本振子具有相同的方向函数,空间相互正交,相位差90°5、天线的电参数有哪些?①主瓣宽度:主瓣宽度是衡量天线的最大辐射区域的尖锐程度的物理量。
在场强方向图中,等于最大场强两点间的宽度,称为半功率波瓣宽度;或将头两个零点之间的角度作为主瓣宽度,即零功率波瓣宽度。
②旁瓣电平: 旁瓣电平是指离主瓣最近且电平最高的第一旁瓣电平, 一般以分贝表示。
③前后比: 前后比是指最大辐射方向(前向)电平与其相反方向(后向)电平之比, 通常以分贝为单位。
④方向系数:方向系数定义为: 在离天线某一距离处, 天线在最大辐射方向上的辐射功率流密度Smax与相同辐射功率的理想无方向性天线在同一距离处的辐射功率流密度S0之比,记为D, 即天线方向系数的一般表达式为6、要使天线方向系数大,不仅要求主瓣窄,还要全空间的旁瓣电平小。
阵列天线分析与综合复习2
阵列天线分析与综合复习第一章直线阵列的分析1.阵列天线的分析是指:在知道阵列的四个参数(单元总数,各单元的空间分 布,激烈幅度和激烈相位)的情况下确定阵列的辐射特性(方向图,方向性 系数,半功率波瓣宽度,副瓣电平等)阵列天线的综合是指:在已知阵列辐射特性的情况下,确定阵列的四个参数。
2.能导出均匀直线阵列的阵因子函数S(u)二sin(Nu /2)u = kd cos 1 川黑 sin (u/2)(1)平行振子直线阵,振子轴为z 轴方向,沿x 排列时,阵轴与射线之间的夹角为 cos 一:x 二 cos 「sin^ ;沿 y 轴排列时,cos = sin 「sinr 。
⑵共轴振子线阵,一般设阵轴为 z 轴,此时cos -二COST(3)什么是均匀直线式侧射阵(各单元等幅同相激烈,等间距最大指向-/2)■沿x 轴并排排列,振子轴为z 轴的半波振子直线阵,侧射时的最大指向为 y 轴方向■沿z 轴排列的共轴振子直线阵,侧射时的最大指向在 xy 平面上■并能导出激励幅度不均匀、间距不均匀、相位非均匀递变的直线阵阵因子 3. 均匀侧射阵和端射阵(1) 什么是均匀侧射阵和端射阵,他们的阵因子表示是什么? (2) 最大辐射方向及最大值。
弘二NI 。
侧射°=0 盅=兀/2 (X«cosP m =—端射 kd P m = 0L .kd'⑷ 零点位置:cos :on = cos : m 二 n ,/ Nd(6)半功率波瓣宽度端射阵:(BW)h=108. /Nd (o)=1.9「/Nd (rad)(3)抑制栅瓣条件: d :::(5)主瓣零点宽度:侧射阵 端射阵(BW)bo =2 , / Nd (BW)b 。
=2、2 / Nd侧射阵: (BW)h=51 ■ / Nd (o) =0.886 ■ / Nd (rad )⑺副瓣电平能证明均匀直线阵的副瓣电平 SLL 二-13.5dB 。
(8)方向性系数能证明不等幅,等间距直线阵的方向性系数式(1.38),即N Jr' I n 2n=0 j(n_m):.sin[( n - m)kd](n -m)kdN Ar I n )2D =—VI 2心(9)强方向性端射阵概念:在普通端射阵的均匀递变相位的基础上再附加一个均匀递变的滞后相位 S ,可以提高端射阵的方向性系数。
微波与天线技术 复习重点
第一章1、天线的任务:用来辐射或接收无线电波的专用装置。
发射天线的作用:是将高频电流(或导波)能量变成电磁波能量,向规定的方向发射出去。
接收天线的作用:是将来自一定方向的无线电波能量还原为高频电流(或导波)能量,经过馈线送入接收机的输入回路。
天线的分类:按波长分:长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线;按结构分:线天线和面天线。
线天线一般用于长、中、短波。
面天线一般用于微波波段。
2、电基本振子的近场区为什么称为感应场? 远区场又称辐射场?因电基本振子可看成是由很短的传输线展开的,具有很大的容抗,电动势滞后于电流接近于90度,因而是电场滞后于磁场90度,所以又称感应场。
我们把电磁波能量离开场源流向空间不再返回的现象称为辐射。
因此电基本振子远区场称为辐射场。
3、天线的电参数的重要性:天线是无线电设备的重要部分,天线性能好坏将直接影响整个系统的性能指标。
因此,定量表征天线性能、功能的物理量就是天线的电参数,为选择和设计天线提供依据。
发射天线的电参数有哪些:天线的方向性及方向性参数、天线的效率与增益系数、天线的极化特性、天线的工作频带宽度、天线的有效长度、输入阻抗。
4、方向图各参数:D 为天线的方向系数、G 为天线的增益、ηA 为天线的效率。
D 用dB 表示时取10 lg, G=ηA D 。
通常超短波和微波天线的ηA 近似为1。
5、天线的输入阻抗的定义Z in =U o /Io U 为馈电点的高频电压。
Io 为该点电流。
辐射阻抗:将天线辐射的功率看成是被一个等效阻抗所吸收的功率,这个等效电阻就是辐射阻抗Z r 。
频带宽度:把天线的各种特性参数不超过规定变化范围的频率范围称为天线的频带宽度,简称天线宽度。
窄带天线:Δf f o×100% Δf=f max -f min 对宽带天线:常用f max /f min 表示。
6、S=D λ24π,S 称为接收天线的有效接收面积。
它代表接收天线吸收外来电波的能力。
天线知识培训
天线知识培训一、天线基本原理天线是无线通信系统中的重要组成部分,负责将电磁波传输和接收。
天线能够将电流元转换为电磁波,或者将电磁波转换为电流元。
其基本原理基于电磁波的传播和辐射。
二、天线类型与用途1. 按照工作频段:可分为超长波、长波、中波、短波、超短波以及微波等类型。
2. 按照方向性:可分为全向和定向天线。
3. 按照增益:可分为无源和有源天线。
4. 按照结构:可分为线天线和面天线。
不同类型的天线有不同的用途,例如长波天线用于通信和导航,短波天线用于电报通信和广播,超短波天线用于电视、雷达和移动通信等。
三、天线参数与性能1. 阻抗:天线的输入阻抗应与信号源的输出阻抗相匹配,以实现最佳传输效果。
2. 方向图:表示天线接收和辐射电磁波的方向和强度。
3. 增益:表示天线辐射或接收电磁波的能力,与天线的尺寸、形状和材料有关。
4. 带宽:表示天线的工作频率范围。
5. 极化:表示电场矢量的方向,影响着天线的性能。
四、天线辐射与传播天线的辐射原理是将电磁能转化为向空间发散的电磁波,或者将空间中的电磁波转化为电流元。
电磁波在传播过程中受到各种因素的影响,如空气阻力、地面反射等,形成不同的传播模式。
五、天线材料与工艺天线的材料和工艺对其性能有着重要影响。
常用的天线材料包括铜、铝、铁等金属材料,以及塑料、陶瓷等非金属材料。
工艺方面,需要考虑天线的精度、防腐、防水等因素。
六、天线设计与优化天线的设计过程需要考虑诸多因素,如阻抗匹配、增益、方向图、极化等。
现代计算机辅助设计软件的应用使得天线的优化设计成为可能,通过对天线结构、尺寸和材料等因素的调整,可以得到最佳的性能表现。
七、天线测量与调试天线的性能需要通过实际测量来评估。
测量内容包括阻抗、方向图、增益、极化等。
一旦发现性能不佳,需要进行调试,调整天线的结构、尺寸或工作参数等,以实现最佳性能。
八、天线干扰与防护天线在使用过程中可能会受到各种干扰,如其他电磁波的干扰、雷电的袭击等。
天线方向图的理论分析及测量原理分析
实验四、电波天线特性测试一、实验原理天线的概念无线电发射机输出的射频信号功率,通过馈线输送到天线,由天线以电磁波形式辐射出去。
电磁波到达接收地点后,由天线接下来(仅仅接收很小很小一部分功率),并通过馈线送到无线电接收机。
可见,天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备,没有天线也就没有无线电通信。
天线品种繁多,以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。
对于众多品种的天线,进行适当的分类是必要的:按用途分类,可分为通信天线、电视天线、雷达天线等;按工作频段分类,可分为短波天线、超短波天线、微波天线等;按方向性分类,可分为全向天线、定向天线等;按外形分类,可分为线状天线、面状天线等;等等分类。
选择合适的天线天线作为通信系统的重要组成部分,其性能的好坏直接影响通信系统的指标,用户在选择天线时必须首先注重其性能。
具体说有两个方面,第一选择天线类型;第二选择天线的电气性能。
选择天线类型的意义是:所选天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求;选择天线电气性能的要求是:选择天线的频率带宽、增益、额定功率等电气指标是否符合系统设计要求。
天线的方向性发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去,基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。
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。
衡量天线方向性通常使用方向图,在水平面上,辐射与接收无最大方向的天线称为全向天线,有一个或多个最大方向的天线称为定向天线。
全向天线由于其无方向性,所以多用在点对多点通信的中心台。
定向天线由于具有最大辐射或接收方向,因此能量集中,增益相对全向天线要高,适合于远距离点对点通信,同时由于具有方向性,抗干扰能力比较强。
垂直放置的半波对称振子具有平放的“面包圈”形的立体方向图。
立体方向图虽然立体感强,但绘制困难,平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。
天线的增益增益是天线的主要指标之一,它是方向系数与效率的乘积,是天线辐射或接收电波大小的表现。
天线基础知识面试
天线基础知识面试天线是无线通信系统的重要组成部分,它在无线信号的收发过程中起到关键作用。
天线基础知识是每个从事无线通信领域的人员都应该掌握的内容。
在进行天线相关工作的面试中,天线基础知识是常见的考察点之一。
本文将从天线的基本概念、类型、性能参数等方面介绍天线基础知识。
1. 天线的基本概念天线是一种能够将电磁波转化为感应电流或将感应电流转化为电磁波的装置。
它是无线通信系统中的重要组成部分,用于发送和接收电磁波信号。
天线根据工作频段的不同可以分为宽带天线和窄带天线;根据工作方式的不同可以分为单频天线和多频天线。
2. 天线的类型2.1 定向天线定向天线是一种能够将信号集中在某个方向上的天线。
它具有较高的增益和较窄的波束宽度,可以提高信号的传输距离和质量。
定向天线常用于远距离通信和无线网络覆盖。
2.2 环形天线环形天线是一种呈环形结构的天线,主要用于卫星通信和雷达系统中。
它具有全向性的特点,能够在水平和垂直方向上均匀辐射和接收信号。
2.3 扁平天线扁平天线是一种薄而宽的天线,适用于嵌入式设备和小型终端。
它具有良好的频率选择性和天线效率,可以在有限的空间内实现高效的无线通信。
2.4 基站天线基站天线是用于无线通信基站的天线,主要用于无线网络的信号覆盖。
它可以根据网络需求灵活调整天线参数,实现不同方向和距离的信号传输。
3. 天线的性能参数3.1 增益天线的增益是指天线在某个方向上辐射或接收信号的能力。
增益越高,天线的辐射范围和接收灵敏度越好。
增益的单位通常用dBi表示,表示相对于理想点源辐射的增益。
3.2 驻波比驻波比是衡量天线匹配性能的重要指标。
它反映了天线输入端的驻波情况,即天线输入端的阻抗与传输线阻抗的匹配程度。
驻波比越小,天线的匹配性能越好。
3.3 方向性天线的方向性是指天线在空间中辐射或接收信号的方向特性。
方向性越强,天线在某个方向上的辐射和接收效果越好。
方向性可以通过天线的波束宽度和辐射图来描述。
微波技术与天线复习知识要点
《微波技术与天线》复习知识要点绪论●微波的定义:微波是电磁波谱介于超短波与红外线之间的波段,它属于无线电波中波长最短的波段。
●微波的频率*围:300MHz~3000GHz ,其对应波长*围是1m~0.1mm●微波的特点(要结合实际应用):似光性,频率高(频带宽),穿透性(卫星通信),量子特性(微波波谱的分析)第一章均匀传输线理论●均匀无耗传输线的输入阻抗(2个特性)定义:传输线上任意一点z处的输入电压和输入电流之比称为传输线的输入阻抗注:均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗、工作频率有关。
两个特性:1、λ/2重复性:无耗传输线上任意相距λ/2处的阻抗相同Z in(z)=Z in(z+λ/2)2、λ/4变换性:Z in(z)-Z in(z+λ/4)=Z02证明题:(作业题)●均匀无耗传输线的三种传输状态(要会判断)1.行波状态:无反射的传输状态▪匹配负载:负载阻抗等于传输线的特性阻抗▪沿线电压和电流振幅不变▪电压和电流在任意点上同相2.纯驻波状态:全反射状态▪负载阻抗分为短路、开路、纯电抗状态3.行驻波状态:传输线上任意点输入阻抗为复数●传输线的三类匹配状态(知道概念)▪负载阻抗匹配:是负载阻抗等于传输线的特性阻抗的情形,此时只有从信源到负载的入射波,而无反射波。
▪源阻抗匹配:电源的内阻等于传输线的特性阻抗时,电源和传输线是匹配的,这种电源称之为匹配电源。
此时,信号源端无反射。
▪共轭阻抗匹配:对于不匹配电源,当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗为电源内阻抗的共轭值时,即当Z in=Z g﹡时,负载能得到最大功率值。
共轭匹配的目的就是使负载得到最大功率。
●传输线的阻抗匹配(λ/4阻抗变换)(P15和P17)●阻抗圆图的应用(*与实验结合)史密斯圆图是用来分析传输线匹配问题的有效方法。
1.反射系数圆图:Γ(z)=|Γ1|e j(Φ1-2βz)=|Γ1|e jΦΦ1为终端反射系数的幅度,Φ=Φ1-2βz是z处反射系数的幅角。
天线原理及设计复习
λ
分析对称振子天线的已知条件是什么? 对称振子天线上的正弦电流分布是基于什么原理得到的? 正弦电流分布 I ( z ) = I m sin[ β (l − | z |)] , − l ≤ z ≤ l 三角形电流分布 I ( z ) = I m (1− | z | / l ) , − l ≤ z ≤ l 单行波天线上的电流分布 I ( z ) = I 0e − j β ′z ,
6
cos( sin θ ) 2 yz 面: f (θ ) = , 0 cosθ
π
⎛ βd ⎞ ⎛π ⎞ f12 (θ ) = 2 cos ⎜ sin θ ⎟ = 2 cos ⎜ sin θ ⎟ ⎝ 2 ⎠ ⎝2 ⎠
0 ≤θ ≤π
⎛π ⎞ f12,1' 2 ' (θ ) = 2 sin ( β H cos θ ) = 2 sin ⎜ cosθ ⎟ , ⎝2 ⎠
Байду номын сангаас
2l
ρ
) − 1] ,输入阻抗随长度的
5 、二元耦合振子天线的阻抗方程总辐射阻抗
⎧U1 = I1m Z11 + I 2 m Z12 阻抗方程 ⎨ ⎩U 2 = I1m Z 21 + I 2 m Z 22
7
I 2m ⎧ Z = Z + Z12 1 11 r ⎪ I1m ⎪ 单元的辐射阻抗 ⎨ ⎪ Z = I1m Z + Z r2 21 22 ⎪ I 2m ⎩ 总辐射阻抗 Z ∑ = Z r1 + Z r 2
f12 = 2 sin(
βd
2
cos θ ) ;
cos θ ) ;
βd
2
■形成心脏形方向图的二元阵阵因子:
(α = ±
π
微波技术与天线复习笔记整理
输出功率与输入端总输入功率的比值(用百分比表示)。
解(1)由于驻波比为1.5,因而反射系数的大小为故输入端的回波损耗为于是,可见,由于输入失配,有4%的功率返回到输入端口。
三路功率分配示意图(2)设传输功率为,由于插入损耗为,故有该功率均匀分配到三个端口,则每个输出端口得到输出功率与输入端口总输入功率的比值应为因此有可见,输入功分器的功率分可分为反射功率,输出功率和损耗功率三部分。
例负载阻抗为Z1=25Ω,在工作频率为3GHz时与50Ω同轴线线匹配。
求出匹配时,同轴变换器的特性阻抗及长度。
(同轴线内部介2.011l=+-=ρρΓ10lg20lg13.98()inr lrPLP==-Γ=dB0.04r inP P=10lg0.5initPLP==int89.0PP=%7.29inout=PPioutrin3PPPP++=[例 4-2]求如图 4 - 5 所示双端口网络的[Z ]矩阵和[Y ]矩阵。
图4-5 双端口网络 解:由[Z ]矩阵的定义 于是而 例3、求如图所示电路的转移矩阵对称性 例4 求一段电长度为θ的传输线的散射矩阵 解:由传输线特性221111101221011120222202||||I A C I CI C I B C U Z Z Z I UZ Z I U Z Z I U Z Z Z I ======+======+[]A CC C B C Z Z Z Z Z Z Z +⎡⎤=⎢⎥+⎣⎦[][]⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--+++==-C A CC C B C B A B A Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Y )(11ZU 1I 1U 2I 22102|1I U A U ===2102|0U UB I ===-21021|I IC U Z ===2102|1U I D I ===-1122A A =112212211A A A A -=例5 求如图所示电路的散射矩阵(假设两端口所接传输线特性阻抗为Z 0)例 题例1、 同轴波导转接头如下图所示,已知其散射矩阵为⑴求端口2匹配时端口1的驻波比;⑵求当端口2接反射系数为Γ2的负载时,端口1的反射系数;⑶求端口1匹配时端口2的驻波比。
PIFA和MONOPOLE天线的原理和区别
PIFA和MONOPOLE天线的原理和区别2007-10-19 14:241。
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电和短路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)。
3。
这个问题的解释是要配上图可能会更清楚。
微波技术与天线复习要点
微波技术与天线复习要点微波技术与天线是电子工程中非常重要的两个领域。
微波技术涉及了微波器件、微波电路和微波系统等方面的知识,而天线则涉及到电磁波传输和接收的技术。
下面将从微波技术和天线的基本原理、设计和应用等方面进行复习要点的总结。
一、微波技术的复习要点:1.微波的概念:微波是指频率在0.3GHz到300GHz之间的电磁波。
其特点是波长短、能量集中、穿透能力强。
2.微波器件:包括微波管、微波集成电路和微波半导体器件等。
微波管是一种用于产生、放大、调制和检波微波信号的器件。
微波集成电路是将微波器件集成在一块微波板上,实现微波信号的处理功能。
3.微波电路:包括微波传输线、微波滤波器和微波功率分配器等。
微波传输线用于在电路中传输微波信号,常用的微波传输线有阻抗线、共面波导和同轴线等。
微波滤波器用于选择性地通过或阻断特定频率范围内的微波信号。
微波功率分配器用于将微波信号分配到不同的传输线或输出端口。
4.微波系统:包括微波通信系统、微波雷达系统和微波遥感系统等。
微波通信系统是利用微波信号进行通信的系统,其特点是高速率、抗干扰性强。
微波雷达系统是利用微波信号检测目标的系统,其特点是高分辨率、远距离探测。
微波遥感系统是利用微波信号获取地球表面信息的系统,其特点是穿透云雾、对地物覆盖情况敏感。
二、天线的复习要点:1.天线的基本原理:天线是用于辐射电磁波或接收电磁波的装置。
其基本原理是由电流产生的电场和磁场辐射出去形成电磁波。
根据发射和接收的方式不同,天线分为发射天线和接收天线。
2.天线的参数:包括增益、方向性、波束宽度和极化等。
增益是指天线辐射能量的能力,方向性是指天线在不同方向上的辐射强度不同,波束宽度是指天线辐射的主瓣宽度,极化是指电场矢量的方向。
3.天线的设计:包括天线的结构设计和参数设计。
结构设计涉及到天线的形状和尺寸,参数设计涉及到天线的频率和阻抗匹配。
4.天线的应用:包括通信系统、雷达系统和无线电广播等。
天线基本原理及室分天线介绍复习.pptx
网优中心 无线优化室
二〇一三年四月十六日
最新.
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目录
1 天线基本原理 2 天线常用参数 3 东莞室分天线类型
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麦克斯韦方程:
E(r,t)
B(r , t)
t
H (r,t)
J (r,t)
t
D(r , t)
(a) (b)
D (r ,t) B(r , t)
1000mW (即 1W)
该例子中,隔离度为: 10log(1000mW/1mW) = 30dB
1mW
最新.
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2.10 天线电路参数-无源交调
无源交调(PIM):当两个频率f1和f2输入到天线,由于非线 性效应,天线辐射的信号除频率 f1 和 f2 外,还包括有其他频 率,如 2f1-f2 和 2f2-f1 (3阶) 等。
单一偶极子的 “汽车轮胎”形辐射图
G = 10log(P1/P2)
2.15dB
偶极子比全向辐射器的增益高 2.15dB
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2.2 天线辐射参数-波束宽度
水平面波束宽度
3dB 波瓣宽度 峰值 - 3dB
60° (eg)
峰值
峰值 - 3dB
垂直面波束宽度
15° (eg)
峰值 - 3dB 峰值
峰值 - 3dB
0
(r
,t)
(c) (d )
电磁辐射的机理源自麦克斯韦方程 电荷能产生电场,电流能产生磁场,而且变化的电场能够产生变化 的磁场,变化的磁场也能够产生变化的电场,预言了电磁波的存在 。
最新.
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1.2 无线电波的极化
天线的定义:
能够有效地向空间某特定 方向辐射电磁波或能够有效地 接收空间某特定方向来的电磁 波的装置。
线圈天线设计经验总结
线圈天线设计经验总结做了三四个月的线圈天线了,从刚开始的什么都不懂,到现在的知道自己什么不懂,也算是一个成长的过程,做了这么久,有点经验,写在这里与大家分享一下。
需求是13.56MHz的天线,就像刷公交卡的那种天线一样,但不知道用什么形式的天线做,看了一两个礼拜的微带天线,参考教程在HFSS中做出了第一个微带天线的仿真,正觉得有点进展的时候,老师一句话,用线圈天线做,我不得不改做线圈天线。
然后就是各种资料的搜索与学习。
线圈天线是一种很简单的天线,复杂点说的话,就是用铜线(当然可以是其他材料)按照一定的形状绕几圈,ok,这就是线圈天线了,铜线的两头加上激励源就可以发射了。
(有兴趣的同学可以把你手中的公交卡打开,会发现它就是用的线圈天线,网上有这种教程,可以让你把公交卡拆开,然后把完成公交卡功能的天线和芯片拿出来贴在手机后盖和电池之间,这样就可以很潇洒的实现手机刷卡了,哈哈,不过要怎么充值就要自己想办法了)当然,这个时候的线圈天线是不好用的,因为你对它的特性什么的都不了解。
所以,打算先进行理论方面的研究。
理论分析与Matlab仿真因为做的是类似于RFID的NFC的13.56MHz的线圈天线,天线在这个频率一般都是使用磁场耦合来实现能量的传递,那么我们就对在这个时候线圈的磁场进行分析。
网上关于矩形线圈的磁场分析有很多论文了,但我们还是自己做一下会理解的比较深刻,先复习一下电磁场的知识,正好书上有一道例题讲的就是长度为l的导线在周围空间任意点产生的磁场公式,这里引入了矢量磁位A,因为矢量磁位A的方向与电流I的方向是相同的,而且对矢量磁位求旋度就是磁感应强度B,这种性质对线天线来讲是很有用的。
矩形线圈我们先来研究单圈的矩形线圈天线。
根据有限长导线周围磁感应强度的公式,算出四条边在空间某一点的矢量磁位A,由于两两方向相同,叠加之后就剩下了两个方向的向量相加,这样利于后面求旋度的处理;对空间某一点总矢量磁位A求旋度就得到了磁感应强度B,只取B的Z方向大小Bz就得到了我们所关心的垂直方向磁感应强度(因为刷卡的时候算磁通量只有垂直方向的是有效的)。
微波技术与天线考试重点复习归纳
微波技术与天线考试重点复习归纳第⼀章1.均匀传输线(规则导波系统):截⾯尺⼨、形状、媒质分布、材料及边界条件均不变的导波系统。
2.均匀传输线⽅程,也称电报⽅程。
3.⽆⾊散波:对均匀⽆耗传输线, 由于β与ω成线性关系, 所以导⾏波的相速v p 与频率⽆关, 称为⽆⾊散波。
⾊散特性:当传输线有损耗时, β不再与ω成线性关系, 使相速v p 与频率ω有关,这就称为⾊散特性。
11010010110cos()sin()tan()()tan()cos()sin()in U z jI Z z Z jZ z Z z Z U Z jZ z I z jz Z ββββββ++==++02p rv fλπλβε===任意相距λ/2处的阻抗相同, 称为λ/2重复性z1 终端负载221021101()j z j zj zj zZ Z A ez eeZ Z A eββββ----Γ===Γ+ 1101110j Z Z eZ Z φ-Γ==Γ+ 终端反射系数均匀⽆耗传输线上, 任意点反射系数Γ(z)⼤⼩均相等,沿线只有相位按周期变化, 其周期为λ/2, 即反射系数也具有λ/2重复性4.00()()()in in Z z Z z Z z Z -Γ=+ 0()1()()()1()in U z Z Z Z Z I z Z +Γ==-Γ111ρρ-Γ=+ 1111/1/1Γ-Γ+=-+=+-+-U U U U ρ电压驻波⽐其倒数称为⾏波系数, ⽤K 表⽰5.⾏波状态就是⽆反射的传输状态, 此时反射系数Γl =0, 负载阻抗等于传输线的特性阻抗, 即Z l =Z 0, 称此时的负载为匹配负载。
综上所述, 对⽆耗传输线的⾏波状态有以下结论: ①沿线电压和电流振幅不变, 驻波⽐ρ=1;②电压和电流在任意点上都同相; ③传输线上各点阻抗均等于传输线特性阻抗6终端负载短路:负载阻抗Z l =0, Γl =-1, ρ→∞, 传输线上任意点z 处的反射系数为Γ(z)=-e-j2βz此时传输线上任意⼀点z 处的输⼊阻抗为0()tan in Z Z jZ zβ=①沿线各点电压和电流振幅按余弦变化, 电压和电流相位差 90°, 功率为⽆功功率, 即⽆能量传输; ②在z=n λ/2(n=0, 1, 2, …)处电压为零, 电流的振幅值最⼤且等于2|A 1|/Z 0, 称这些位置为电压波节点;在z=(2n+1)λ/4 (n=0, 1, 2, …)处电压的振幅值最⼤且等于2|A 1|, ⽽电流为零, 称这些位置为电压波腹点。
天线复习——精选推荐
第1章天线基础知识1.什么是电基本振子,电基本振子远区辐射场的特点?电基本振子是一段理想的高频电流直导线,其长度l 远小于波长λ,其半径a 远小于l ,同时振子沿线的电流I 处处等幅同相。
远区场特点:p4,包括大小关系、方向关系。
00060sin ,/==377jkr Il E j e H E r q j q m p q h h l e -==W ,对真空,2.远区场坡印廷矢量平均值计算公式(会计算):p4。
与距离平方、波长平方成反比,与子午角正弦的平方成正比。
电基本振子远区辐射场的主要特性:(1) E θ、H υ均与距离r 成反比,成反比,辐射场的等相位面为辐射场的等相位面为r 等于常数的球面,E 、H 和S av 相互垂直,且符合右手螺旋定则。
(2)传播方向上电磁场的分量为零。
(3)E θ和H υ的比值为常数。
(4)E θ和H υ与sin θ成正比。
(5)辐射功率P r 正比于(Il/λ)2。
如果是近区,电场与磁场相差90度相位差。
3.电基本振子的辐射功率和辐射电阻公式(会计算,p5) 22240()r l P I p l =4.电基本振子和磁基本振子远区辐射功率比较对同样电长度的导线绕制成磁偶极子,在电流振幅相同情况下,远区的辐射功率比电偶极子小几个数量级。
磁基本振子的辐射场是根据电磁对偶性原理推得的。
5.天线的方向函数定义:p8 (,,)(,)60/E r f I rq j q j =归一化方向函数:max max(,)(,)(,)(,)E f F f E q j q j q j q j ==电基本振子的E 面归一化方向函数F (θ,φ)=|sin θ| ,H 面为圆。
6.E 面方向图与H 面方向图如何定义的?p9 E 面方向图:电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的平面;H 面方向图:磁场强度矢量所在并包含最大辐射方向的平面。
功率方向图(也有E 面和H 面之分):Φ(θ,φ)=F 2(θ,φ) 半功率点波瓣宽度(3d B 波瓣宽度)2θ0.5E (E 面)或2θ0.5H (H面)。
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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。