天线基本原理
(完整版)天线原理介绍
可能产生的三阶交调 频段（MHz） 860~890
916~973
925~940 948~966 1785~1845 1830~1860 2115~2160 2095~2140
可能产生的五阶交调 频段（MHz） 850~900
897~992
920~945 942~972 1765~1865 1820~1870 2100~2175 2080~2155
900MHz： 最小： 3m
建议：6m 1800MHz： 最 小 ： 2m
建议：4m
天线原理—天线基本概念
应用 环境
密集建筑区 (室内)
密集建筑区 (室外)
一般城镇 (室内)
一般城镇 (室外)
农村
极化分集 增益(dB)
空间分集 增益(dB)
3.7
5.0
4.7
3.3
4.0
3.7
5.7
4.7
2.7
5.3
可靠性能的测试
振动试验
风洞试验
天线指标测试
高低温湿热试验
汽车模拟试验
淋水试验
Thanks!
结论
三阶、五阶都不落入到 Rx的接收范围
三阶不落入到Rx的接收 范围，五阶落入到Rx的
接收范围
三阶、五阶都不落入到 Rx的接收范围
三阶、五阶都不落入到 Rx的接收范围
三阶、五阶都不落入到 Rx的接收范围
三阶、五阶都不落入到 Rx的接收范围
三阶、五阶都不落入到 Rx的接收范围
三阶、五阶都不落入到 Rx的接收范围
天线原理—天线基本概念
前后比较差
前后比较好
天线原理—天线基本概念
实际站点的后瓣、旁瓣信号过强的原因分析
1、天线本身指标不合格，前后比、旁瓣不理想 2、扇区规划不合理、主方向反射、折射严重（如玻璃外墙阻挡、金属物质遮挡等）
第六章 天线基本原理与技术
分贝数表示为：D 10lg1.5 1.76(dB)
19:22
电子科技大学电子工程学院
微波技术与天线
第六章
天线基本原理与技术
6.4.5
输入阻抗
输入阻抗和输入电压 U in 和电流 I in的关系是
U in Z in Rin X in I in
注：输入阻抗取决于天线本身的结构与尺寸、工作频率以及邻近天 线周围物体等的影响。 1 l le Idz 6.4.6 有效长度 I 0 l 天线有效长度定义：在保持实际天线最大
Idl j r E j 60 sin e r
19:22
电子科技大学电子工程学院
微波技术与天线
第六章
天线基本原理与技术
6.4 天线的电参数
6.4.1 天线方向性特性参数 一、方向函数
方向函数：描述天线的辐射强度与空间坐标之间的函数关系，分
场强方向函数和功率方向函数。 场强方向函数F ( , )：由辐射场电场表达式中与方位有关的表达
第六章
天线基本原理与技术
辐射电阻RΣ：
辐射电阻定义: 某电阻上通过电流等于天线上的最大电流， 若其损耗的功率等于天线的辐射功率 ，则该电阻值即为该天 P 线的辐射电阻。
1 2 2 P P I m R R 2 2 Im
天线的辐射电阻表示了天线辐射电磁波的能力，与馈电电流 的大小无关，是天线自身具有的属性。
半功率主瓣宽度 2 0.5 ：功率方向图中两个半功率点之间的角
宽度，或场强方向图中最大场强的1
宽。
E
1 0 .9 0 .8 0 .7 0 .6 0 .5 0 .4 0 .3 0 .2 0 .1 0
2 10 °
2 两点之间的角宽度；
天线基本原理
天线基本原理
天线基本原理是指利用特定的结构和材料，将电能转换为电磁波能量或者将电磁波能量转换为电能的装置。
天线主要由导体构成，其长度和形状与所接收或发射的电磁波的频率密切相关。
天线的基本原理可以用以下几个方面来描述：
1. 辐射原理：在接收模式下，天线通过感应来接收电磁波，并将其转换为电信号；而在发射模式下，电信号通过天线转换为电磁波并辐射出去。
2. 感应原理：天线通过电磁感应的原理来接收电磁波。
当电磁波通过天线时，产生在导体上的电势差和电流，从而实现将电磁波转化为电信号。
3. 辐射模式：天线的辐射模式取决于其结构和形状。
不同结构和形状的天线在空间中会形成不同的辐射图案，这决定了其方向性、增益和频率响应等特性。
4. 驻波原理：天线长度与电磁波的波长密切相关。
当天线长度与频率匹配时，电磁波将会在天线内部产生驻波，从而实现能量的传输。
5. 阻抗匹配：在天线系统中，为了最大化能量传输效率，需要实现发射源和天线之间的阻抗匹配。
阻抗不匹配会导致能量反射和损失。
通过对天线的基本原理的了解，人们可以设计和优化天线以满足特定的通信需求。
天线在无线通信、卫星通信、雷达系统等领域中发挥着重要的作用。
手机天线工作原理
手机天线工作原理
手机天线工作原理是基于电磁辐射的原理。
手机天线是一种电磁波辐射源，用于发送和接收无线信号。
它通过将电磁能量转化为电磁波的形式，以实现无线通信。
手机天线采用的是电磁波传输，其中电磁波由电场和磁场组成。
当手机天线与无线通信设备相连时，它会将电流引入天线，并产生一个交变电场和磁场。
首先，手机内部的电路将要发送的信息转换成无线电频率的电流。
然后，这个电流经过手机天线，进一步被转化为电磁波。
手机天线会将电场和磁场无线传输到空气中。
电磁波的传输是通过电场和磁场的交替变化实现的。
当电磁波遇到接收设备时，接收设备的天线会接收到电磁波并将其转换成电流。
这样，接收设备就能解码并还原出原始的信息。
手机天线的设计和位置对信号质量有着重要影响。
通常，手机天线被放置在手机内部的边缘位置，以最大程度地减少对信号的干扰。
此外，天线长度和形状也会影响天线的工作效果。
总的来说，手机天线的工作原理是将电磁能量转换为电磁波，并实现无线通信。
通过与接收设备的天线相互作用，手机天线能够传输和接收无线信号，实现手机的无线通信功能。
天线射频技术的基本原理和应用
天线射频技术的基本原理和应用1. 引言天线射频技术是无线通信中不可或缺的核心技术之一。
它在无线通信中起着收发信号的重要作用。
本文将介绍天线射频技术的基本原理和应用，并分析其在不同领域中的重要性。
2. 天线射频技术基本原理2.1 天线的工作原理天线是将电磁波转化为电信号或将电信号转化为电磁波的装置。
它通过接收或辐射电磁波来实现信号的传输。
天线的工作原理可以简化为以下几个步骤：•接收电磁波：天线通过接收电磁波的方式将电磁波转化为电信号。
•放大电信号：接收到的电信号通过天线内部的电路放大，增加信号的强度。
•辐射电磁波：放大后的信号被转化为电磁波，从而被传输到目标设备或区域。
2.2 射频技术的基本原理射频技术是指在超高频（UHF）和高频（HF）范围内进行信号传输和通信的技术。
射频技术的基本原理包括以下几个方面：•调制：通过将低频信号与高频载波信号进行合成，将信息传输到载波中。
•解调：将接收到的调制信号还原为原始的低频信号。
•放大：增加信号的强度，以提高传输距离和可靠性。
•滤波：去除无效的频率成分，以增强信号的质量。
3. 天线射频技术的应用3.1 通信领域天线射频技术在通信领域中有着广泛的应用。
无线通信技术（如移动通信和无线局域网）需要天线来实现信号的传输和接收。
天线射频技术在提高通信质量、扩大覆盖范围和增加通信容量方面发挥着重要作用。
3.2 遥感领域遥感技术利用天线射频技术进行数据的采集和传输。
通过遥感技术，可以获取到卫星、飞机等载体上收集到的地面数据。
这些数据可以用于地理信息系统、气象预测、农业监测等领域，对环境保护和资源管理起到重要的作用。
3.3 导航与定位领域导航与定位技术是基于天线射频技术的应用之一。
通过接收卫星信号，利用天线进行信号的接收和解调，可以实现精确定位和导航。
这种技术在汽车导航、航空导航、船舶导航等领域有着广泛的应用。
3.4 无线能量传输领域天线射频技术在无线能量传输领域也有着重要的应用。
简述天线的工作原理
简述天线的工作原理
天线是无线通信系统中的一个重要部件，其工作原理是将电磁波转换为电信号或者将电信号转换为电磁波。
天线的接收功能是通过接收电磁波并将其转换为电信号。
当电磁波通过天线时，它会产生一个交变的电场强度和磁感应强度。
这些交变的电场和磁场会在天线中激发电荷和电流。
随后，电荷和电流会在天线的导线或者其他导体中传递，并经过放大和处理最终转换为电信号。
天线的发送功能是通过将电信号转换为电磁波并传输出去。
当电信号通过天线的导线或者其他导体时，它会产生一个交变的电流。
这个交变的电流会在天线中激发一个交变的电场和磁场。
随后，这个电场和磁场会形成一种电磁波，并以光速传播出去。
天线的工作原理可以总结为以下几点：
1. 天线接收电磁波并将其转换为电信号。
2. 天线发送电信号并将其转换为电磁波进行传输。
3. 天线通过激发交变的电场和磁场来实现电信号和电磁波之间的转换。
4. 天线的导线或者其他导体中的电荷和电流在工作过程中起到关键作用。
通过天线的工作原理，无线通信系统可以实现信号的传输和接收。
不同类型的天线有不同的设计和工作原理，例如定向天线，全向天线等，可以根据实际应用的要求进行选择和使用。
天线的原理水平方向垂直方向
天线的原理水平方向垂直方向天线是无线通信系统中不可或缺的组成部分，它的作用是将电磁波能量转换为电信号或将电信号转换为电磁波能量。
天线的原理主要涉及水平方向和垂直方向两个方面。
一、水平方向在无线通信中，天线的水平方向主要指的是天线的辐射方向。
在发送信号时，天线会将电信号转换为电磁波能量，然后将其辐射出去。
而在接收信号时，天线则将接收到的电磁波能量转换为电信号。
天线的水平方向辐射特性主要由天线的辐射模式决定。
辐射模式是指天线在水平方向上辐射能量的分布情况。
常见的天线辐射模式有全向辐射、定向辐射和扇形辐射等。
1. 全向辐射天线全向辐射天线是指在水平方向上能够均匀辐射出信号的天线。
它的辐射模式呈现出一个圆形或球形的辐射图案。
全向辐射天线适用于无线通信中的广播和覆盖场景，能够实现信号的全方位覆盖。
2. 定向辐射天线定向辐射天线是指在水平方向上只能辐射出有限的范围内的信号的天线。
它的辐射模式呈现出一个锥形或扇形的辐射图案。
定向辐射天线适用于无线通信中的点对点通信和定向覆盖场景，能够实现信号的集中传输。
3. 扇形辐射天线扇形辐射天线是指在水平方向上辐射出一定范围内的信号的天线。
它的辐射模式呈现出一个扇形的辐射图案。
扇形辐射天线适用于无线通信中的区域覆盖场景，能够实现信号的广播传输。
二、垂直方向天线的垂直方向主要指的是天线的辐射高度。
在无线通信中，天线的辐射高度对信号的传播距离和覆盖范围有着重要影响。
1. 低天线低天线是指辐射高度相对较低的天线。
低天线适用于近距离通信场景，能够实现信号的局部传输。
例如，家庭无线路由器的天线通常辐射高度较低，主要用于家庭内部的无线网络覆盖。
2. 高天线高天线是指辐射高度相对较高的天线。
高天线适用于远距离通信场景，能够实现信号的远程传输。
例如，通信基站的天线通常辐射高度较高，用于实现广域覆盖和长距离传输。
天线的垂直方向辐射特性主要由天线的辐射角度决定。
辐射角度是指天线辐射能量的垂直分布情况。
天线的工作原理
天线的工作原理天线是指用来发送或接收无线电波的装置，它是无线电通信和无线电波测量的重要组成部分。
下面将介绍天线的工作原理。
天线的工作原理是基于无线电波的传播和辐射现象。
当电流通过天线的时候，会在周围产生电磁场，而这个电磁场就是无线电波。
这些无线电波会从天线中辐射出去，或者被接收到并转换成电信号。
天线的辐射原理主要有两种：辐射理论和李纳－维纳定律。
辐射理论认为，天线在空间中形成的电场和磁场是由于电流在天线中流动而产生的。
当电流通过天线时，会在周围产生一个变化的电场和磁场。
这两个场的相互作用形成了无线电波的辐射。
李纳－维纳定律是天线辐射的数学表达式，它描述了天线辐射场的空间分布和辐射功率。
根据这个定律，天线所产生的辐射功率与电流和电压的关系成正比。
这个关系可以用天线的特性标准化，即所谓的“天线增益”。
天线的接收原理是基于电磁感应现象。
当无线电波经过天线时，会在天线上产生感应电流。
这个感应电流由天线的特性决定，包括天线的形状、长度和材料等。
感应电流会通过接收器转换成电信号，从而实现无线电波的接收。
天线的工作频率是指能够接收或发射的无线电波的频率范围。
不同类型的天线适用于不同频率的无线电波。
例如，短波天线主要适用于短波信号的接收，而卫星天线主要用于接收卫星信号。
天线的设计需要考虑多种因素，包括频率响应、增益、直波反射率和方向图等。
频率响应是指天线在不同频率上的性能表现。
增益是衡量天线在接收或发射时的信号强度的能力。
直波反射率是指天线对信号的接收和辐射的效率。
方向图是描述天线主瓣和副瓣辐射分布的图形。
天线是现代通信的关键部分，广泛应用于无线电通信、雷达测量、导航、卫星通信和移动通信等领域。
它通过辐射和接收无线电波，在不同的频率范围内实现了无线通信的功能。
同时，天线的设计和调整也对通信系统的性能和效率起着重要作用。
总之，天线是无线通信的重要组成部分，它的工作原理是基于无线电波的传播和辐射现象。
通过电流在天线中的流动和电磁感应现象，天线能够实现无线电波的辐射和接收。
（完整word版）天线基本原理
（完整word版）天线基本原理第⼀讲天线基本原理⼀、天线的基本概念1．天线的作⽤在任何⽆线电通信设备中，总存在⼀个向空间辐射电磁能量和从空间接收电磁能量的装置，这个装置就是天线。
天线的作⽤就是将调制到射频频率的数字信号或模拟信号发射到空间⽆线信道，或从空间⽆线信道接收调制在射频频率上的数字或模拟信号。
2．天线问题的实质从电磁场理论出发，天线问题实质上就是研究天线所产⽣的空间电磁场分布，以及由空间电磁场分布所决定的电特性。
空间任何⼀点的电磁场满⾜电磁场⽅程——麦克斯韦⽅程及其边界条件。
因此，天线问题是时变电磁场问题的⼀种特殊形式。
从信号系统的⾓度出发，天线问题可以理解为考察由⼀个电磁波激励源产⽣的电磁响应特性。
从通信系统的⾓度出发，天线可以理解为信号发射和接收器，收发天线之间的⽆线电信号强度满⾜通道传输⽅程和多径衰落特性。
3．对天线结构的概念理解采⽤不同的模型，对天线可以有不同的理解。
典型的模型⽐如：●开放的电容[思考] 野外电台或电视发射塔，⽆线电视或电台接收机，为什么能构成⼀个天线，其电流回路在什么地⽅？●开放的传输线从传输线理论理解，天线可以看做是将终端开路的传输线终端掰开。
●TM mn型波导将天线辐射看做是在4π空间管道中传输的波导，则对应的传输波型是TM型波，但在传输过程中不断遇到波导的不连续性，因此不断激励⾼次模。
由电磁波源和电磁波传输媒质形成电磁波传输的机构波的形成都需要波源和传输媒质。
在⼀盆⽔中形成机械波纹，可以使⽤点激励源产⽣波，并在⽔⾯上传播。
波的传播特性只与媒质特性有关⽽与波源⽆关。
将⼀个⾁包⼦扔出去，这个⾁包⼦可能产⽣不同的结果，或者被狗吃了，或者掉在什么地⽅了，都与扔包⼦的⼈不再有任何关系。
⽽对天线来说，馈点的激励源就是这种波源，天线导体和外界空间就是传输媒质。
不过电磁波的传输媒质可以是真空。
[思考] 电磁波具有波粒⼆象性。
频率越低，波动性越强；频率越⾼，粒⼦性越强。
所以光波主要表现出粒⼦性，⽽长波表现出波动性。
天线的工作原理
天线的工作原理
天线是一种用来接收或发送电磁波的装置，它的工作原理基于电磁场的相互作用。
当电磁波通过天线时，它会引起天线中的自由电荷的振荡，而这些自由电荷的振荡会产生电压和电流。
天线的基本原理可以通过霍尔效应来理解。
霍尔效应是指当导体在磁场中运动时，导体中的自由电荷会受到洛伦兹力的作用，这会导致电荷在导体中的重新分布，进而产生电压。
同样，当电磁波通过天线引起导体中的自由电荷的振荡时，也会产生电压。
天线的工作原理还与天线的结构有关。
常见的天线结构包括直线天线、环形天线、螺旋天线等。
这些不同结构的天线在接收或发送电磁波时，会有不同的电场和磁场分布。
在接收电磁波时，天线会将电磁波中的能量转换成电信号。
当电磁波通过天线时，它会引起天线中的自由电荷的振荡，进而产生电压。
这个电压会经过放大和处理，最终被转换成可被接收设备识别的信号。
在发送电磁波时，天线会将电信号转换成电磁波。
电信号经过放大和处理后，会加在天线上。
这会导致天线中的自由电荷振荡，进而产生电磁场。
这个电磁场会以电磁波的形式传播出去。
需要注意的是，天线的工作原理与电磁波的频率有关。
天线的长度或结构需要与电磁波的波长相匹配，才能实现有效的能量
转换。
因此，不同波长的电磁波需要使用不同类型或长度的天线。
天线接收信号的原理
天线接收信号的原理
天线接收信号的原理是基于电磁感应的原理。
当电磁波经过天线时，其中的电场和磁场会产生变化，从而诱导出一个微弱的电流。
这个电流被称为感应电流。
天线的设计和结构会影响其对不同频率的电磁波的接收效果。
一般来说，天线的长度应该与要接收的电磁波的波长相当。
这是因为当天线的长度为波长的一半时，电磁波的电场和磁场在天线上的变化就会最大化，从而产生最大的感应电流。
这种长度被称为共振长度。
接收到的感应电流会被放大，然后经过处理电路转换成可用的信号。
这个信号可以是音频信号、视频信号或其他形式的信号，取决于所使用的设备和接收台的用途。
总之，天线通过感应电流来接收电磁波信号。
天线的设计和结构决定了其接收特定频率电磁波的能力，而后续的处理电路则将感应电流转化为可用的信号。
天线辐射原理
天线辐射原理
天线辐射原理是指当高频电流通过天线时，会在天线周围产生电磁场并将能量传播出去的一种现象。
天线可以将电能或电流转化为电磁波，从而实现无线通信和无线传输。
在天线的辐射过程中，主要有以下几个原理作用：
1. 变化电流产生变化磁场：当高频电流通过天线时，会在天线周围产生一个变化的磁场。
这是由于电流在天线导体中产生了变化，并随着导体的长度和形状变化而导致磁场的变化。
2. 随之产生变化电场：根据麦克斯韦方程组，当磁场发生变化时，会在空间中产生一个相应变化的电场。
因此，当天线产生变化磁场时，也会随之产生变化电场。
3. 电磁波辐射传播：由天线产生的变化磁场和变化电场在空间中相互耦合且相互作用，导致电磁能量的传播和辐射。
这种辐射呈现出波的形态，并沿着天线的辐射方向传播。
4. 辐射波的极化与频率：天线辐射出的电磁波可以具有不同的极化方式，如水平极化、垂直极化或圆极化。
同时，辐射频率也会影响电磁波的传播特性，不同的频率会产生不同的传播特性。
通过以上原理，天线可以将输入的高频电能转化为电磁波能量，并实现信号的传输和接收。
不同类型的天线根据其结构和辐射特性的差异，适用于不同的通信和传输需求。
天线基本原理
第一讲天线基本原理一、天线的基本概念1．天线的作用在任何无线电通信设备中,总存在一个向空间辐射电磁能量与从空间接收电磁能量的装置,这个装置就就是天线。
天线的作用就就是将调制到射频频率的数字信号或模拟信号发射到空间无线信道,或从空间无线信道接收调制在射频频率上的数字或模拟信号。
2．天线问题的实质从电磁场理论出发,天线问题实质上就就是研究天线所产生的空间电磁场分布,以及由空间电磁场分布所决定的电特性。
空间任何一点的电磁场满足电磁场方程——麦克斯韦方程及其边界条件。
因此,天线问题就是时变电磁场问题的一种特殊形式。
从信号系统的角度出发,天线问题可以理解为考察由一个电磁波激励源产生的电磁响应特性。
从通信系统的角度出发,天线可以理解为信号发射与接收器,收发天线之间的无线电信号强度满足通道传输方程与多径衰落特性。
3．对天线结构的概念理解采用不同的模型,对天线可以有不同的理解。
典型的模型比如:●开放的电容[思考] 野外电台或电视发射塔,无线电视或电台接收机,为什么能构成一个天线,其电流回路在什么地方？●开放的传输线从传输线理论理解,天线可以瞧做就是将终端开路的传输线终端掰开。
●TM mn型波导将天线辐射瞧做就是在4π空间管道中传输的波导,则对应的传输波型就是TM型波,但在传输过程中不断遇到波导的不连续性,因此不断激励高次模。
由电磁波源与电磁波传输媒质形成电磁波传输的机构波的形成都需要波源与传输媒质。
在一盆水中形成机械波纹,可以使用点激励源产生波,并在水面上传播。
波的传播特性只与媒质特性有关而与波源无关。
将一个肉包子扔出去,这个肉包子可能产生不同的结果,或者被狗吃了,或者掉在什么地方了,都与扔包子的人不再有任何关系。
而对天线来说,馈点的激励源就就是这种波源,天线导体与外界空间就就是传输媒质。
不过电磁波的传输媒质可以就是真空。
[思考] 电磁波具有波粒二象性。
频率越低,波动性越强;频率越高,粒子性越强。
所以光波主要表现出粒子性,而长波表现出波动性。
天线的工作原理
天线的工作原理天线是用来接收或发送无线电波的设备，它的工作原理是基于电磁感应和辐射的原理。
在无线电通信中，天线起着重要的作用，它负责将传输的信号进行辐射和接收，从而实现无线通信。
首先，天线的工作原理涉及到电磁感应。
当一根导体处于变化的磁场中时，会在导体两端产生电势差，这个现象就是电磁感应。
天线中的导体就是这个感应的对象，当无线电波穿过天线时，天线内的导体会受到无线电波的作用而产生电势差。
其次，天线的工作原理还涉及到电磁辐射。
当电流通过导线时，会形成一个辐射场，这个辐射场就是由电磁波组成的。
天线的导体通过电磁感应产生的电势差会导致电流在导线上流动，从而形成电磁波的辐射场。
天线的工作原理可以通过以下几个方面进行详细分析：1. 天线的接收原理当无线电波通过空间传播到达天线时，它会产生感应电流。
感应电流在导体中形成一个电势差，这个电势差就是电磁信号的模拟。
当天线的长度、形状和导体材料等因素与无线电波的频率匹配时，天线可以提取出无线电波中所携带的信息。
这个感应电流通过调谐器等电路进行放大和解调，最终将信息传递给接收设备。
2. 天线的发射原理当通过调谐器等电路将信息发送到天线时，电流会在导体中形成一个变化的电场。
这个电场经过放大和调制后，会产生电磁波的辐射。
天线的形状和长度等参数会决定辐射的方向性和辐射场的形状。
这样，电磁波就会以无线电波的形式传输到周围空间，并可以被接收设备接收。
3. 天线的增益原理天线的增益是指天线相对于理想天线的辐射功率的比值。
理想天线是指能够将所有的电磁波辐射出去的天线，没有损耗和反射。
实际天线由于受到许多因素的限制，辐射功率会有损耗和反射，从而降低了增益。
为了提高天线的增益，我们可以通过选择合适的天线形状、长度和导体材料等参数，以及使用天线阵列和反射器等技术手段来优化天线的性能。
综上所述，天线的工作原理是基于电磁感应和辐射的原理。
天线通过电磁感应产生的电势差来接收无线电波，并通过电磁辐射将信息传输出去。
天线设计原理
天线设计原理
天线设计原理是基于电磁学原理，主要是通过电场和磁场的相互作用来实现对电磁波的接收和发射。
天线元件的选择、天线的形状、尺寸、材料等都会影响到天线的效率、带宽、辐射图案等参数。
其中，天线的效率是指天线能量损失和辐射能量之比，带宽是指天线能够接收或发射信号的频带范围，辐射图案是指天线在空间中产生的电磁场分布情况。
天线的常见类型包括线性天线、环形天线、贴片天线、射频标签天线等。
在天线设计中，需要考虑天线的频率范围、天线的抗阻抗匹配、天线的阻抗匹配等问题，以实现最佳的天线性能。
天线设计还需要考虑天线的制造技术、成本和应用场景等因素。
天线原理图解
天线原理图解天线是无线通信系统中不可或缺的组成部分，它承担着信号的发射和接收任务。
在现代通信技术中，天线的种类繁多，每一种天线都有其特定的工作原理和应用场景。
本文将从天线的基本原理出发，对天线的工作原理进行图解，帮助读者更好地理解天线的工作原理和应用。
首先，我们来了解一下天线的基本结构。
天线一般由天线本体和天线馈电系统组成。
天线本体是天线的主体部分，它负责将电磁波转换为电信号或将电信号转换为电磁波。
而天线馈电系统则是将无线电设备的输出信号传送到天线本体，或者将天线本体接收到的信号传送到无线电设备。
这两部分共同构成了一个完整的天线系统。
其次，我们来了解一下天线的工作原理。
天线的工作原理主要涉及到电磁波的辐射和接收。
当无线电设备向天线馈送电信号时，天线本体将电信号转换为电磁波，并向周围空间辐射出去。
而当天线本体接收到外界的电磁波时，它会将电磁波转换为电信号，再传送到无线电设备。
这就是天线在通信中的基本工作原理。
接下来，我们将通过图解的方式来展示天线的工作原理。
首先，我们用简单的图示来说明天线的辐射和接收过程。
图中将清晰地展示天线本体在辐射电磁波和接收电磁波时的工作状态，帮助读者更直观地理解天线的工作原理。
其次，我们将通过图解来展示不同类型天线的工作原理。
例如，我们可以通过图示来说明定向天线和全向天线在辐射和接收时的工作特点，帮助读者更好地理解不同类型天线的应用场景和工作原理。
最后，我们将通过图解来展示天线在实际应用中的工作原理。
例如，我们可以通过图示来说明天线在无线通信、雷达、卫星通信等领域的具体应用，帮助读者更直观地理解天线在不同场景下的工作原理和作用。
通过以上的图解，相信读者对天线的工作原理已经有了更清晰的认识。
天线作为无线通信系统中的重要组成部分，其工作原理的理解对于我们更好地应用和维护无线通信系统具有重要意义。
希望本文能够帮助读者更好地理解天线的工作原理，为无线通信技术的发展和应用提供一定的帮助。
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第一讲天线基本原理一、天线的基本概念1．天线的作用在任何无线电通信设备中，总存在一个向空间辐射电磁能量和从空间接收电磁能量的装置，这个装置就是天线。
天线的作用就是将调制到射频频率的数字信号或模拟信号发射到空间无线信道，或从空间无线信道接收调制在射频频率上的数字或模拟信号。
2．天线问题的实质从电磁场理论出发，天线问题实质上就是研究天线所产生的空间电磁场分布，以及由空间电磁场分布所决定的电特性。
空间任何一点的电磁场满足电磁场方程——麦克斯韦方程及其边界条件。
因此，天线问题是时变电磁场问题的一种特殊形式。
从信号系统的角度出发，天线问题可以理解为考察由一个电磁波激励源产生的电磁响应特性。
从通信系统的角度出发，天线可以理解为信号发射和接收器，收发天线之间的无线电信号强度满足通道传输方程和多径衰落特性。
3．对天线结构的概念理解采用不同的模型，对天线可以有不同的理解。
典型的模型比如：●开放的电容[思考] 野外电台或电视发射塔，无线电视或电台接收机，为什么能构成一个天线，其电流回路在什么地方？●开放的传输线从传输线理论理解，天线可以看做是将终端开路的传输线终端掰开。
●TM mn型波导将天线辐射看做是在4π空间管道中传输的波导，则对应的传输波型是TM型波，但在传输过程中不断遇到波导的不连续性，因此不断激励高次模。
由电磁波源和电磁波传输媒质形成电磁波传输的机构波的形成都需要波源和传输媒质。
在一盆水中形成机械波纹，可以使用点激励源产生波，并在水面上传播。
波的传播特性只与媒质特性有关而与波源无关。
将一个肉包子扔出去，这个肉包子可能产生不同的结果，或者被狗吃了，或者掉在什么地方了，都与扔包子的人不再有任何关系。
而对天线来说，馈点的激励源就是这种波源，天线导体和外界空间就是传输媒质。
不过电磁波的传输媒质可以是真空。
[思考] 电磁波具有波粒二象性。
频率越低，波动性越强；频率越高，粒子性越强。
所以光波主要表现出粒子性，而长波表现出波动性。
射频电磁波就是介于这二者之间的一种电磁波，它既有显著的波动性，又有显著的粒子性。
只要认清这一点，许多问题就会变得易于理解。
认清事物的本质规律我们才能很好地利用它，我们不能把一头驴当马使，否则就会出现许多荒唐的错误。
有人认为射频很复杂，有人认为很简单，就是这个道理。
[哲学启示] 电磁波由于看不见，摸不着，所以在很多人看来它很抽象。
但考虑到世界是普遍联系的，尽管不同的事物也有许多不相同点，但找到它们之间的联系，就能获得认识抽象事物的“火眼金睛”。
二、电磁场基本方程1．麦克斯韦方程（电生磁。
若电场变化，则磁场随之变化）（磁生电。
若磁场变化，则电场随之变化）（磁力线是无始无终的封闭闭合曲线）（电力线出发和终止于自由电荷）麦克斯韦方程的物理含义：变化的电场可以产生磁场，变化的磁场可以产生电场，这是电磁波可以脱离辐射体在空间存在的物理基础。
[思考] 自然界存在一些有趣的现象，尽管机理与电磁波不完全一致，但是其过程却可以帮助我们加深对我们问题的理解。
请大家考虑一下，孩童吹肥皂泡时，肥皂泡能够脱离吹管而在空气中独立存在的条件是什么？[哲学启示] 电磁波看不见，摸不着，但它是一种不依赖于人的意识的客观存在，因此属于辩证唯物哲学中物质的范畴。
微波炉中的一盘鸡，看不见有火苗，是谁把它烤熟了？就是电磁波这种物质。
要研究任何所谓抽象的事物，必须跳出“巧妇难为无米之炊”这种传统思维模式，要知道没有米还可以用面。
2．边界条件两种不同媒质的分界面，媒质参数会发生突变，引起某些场分量的不连续。
电磁场边界条件是：（媒质分界面处磁场切向不连续）（媒质分界面处切向电场连续）（媒质分界面处法向磁感应强度连续）（媒质分界面处法向电位移矢量不连续）根据电磁场边界条件，在媒质分界面处电场的切向分量和磁感应强度的法向分量是连续的。
这是非常重要的概念。
[思考] 在天线导体和大气空间中，尽管导体和大气中的电场满足不同的分布规律，导体中电场集中在导体边缘，而大气中的电场则呈瑞利指数分布，但是在导体和大气分界面处的导体上和空间切向电场却是完全相同。
这是为什么？[哲学启示] 自然界不存在绝对无限大的事物，大海和宇宙都很大，但都有边界，电磁场也不例外。
所有数学物理问题，只有确定的边界条件才有确定的解。
3．电流连续性方程根据电荷守恒定律，电流和电荷的关系是：（电荷的波动导致电流密度的变化）该方程反映了流入一个封闭面积和流出该封闭面积的电流之间的差异，都是由于该面积内包含的电荷在“兴风作浪”。
这也是物质不灭定律在电磁学领域中的反映。
4．本构方程（媒质特性方程）（电位移矢量和电场强度的关系）（磁感应强度和磁场强度的关系）（电流密度和电场的关系）这几个方程反映了在特定的媒质中电场强度和电位移矢量、磁场强度和磁感应强度、电流和电场之间的关系，等式右边的矢量与媒质无关，左侧矢量与媒质相关。
这几个方程反映了媒质的电特性，是麦克斯韦方程的三个辅助方程。
5．波印亭定理空间电磁场的能量关系满足能量守恒定律。
电磁场能量守恒定律由矢量波印亭定理描述。
该方程的物理含义是：包围在封闭体积内的电场和磁场能量总和等于传输能量和损耗的能量之和。
称为波印亭矢量，它代表功率通量。
6．矢量波动方程从麦克斯韦方程出发，利用矢量公式和相关边界条件，可以得到电磁场的矢量波动方程：给定电流密度和电荷密度，求解矢量波动方程就可以得到麦氏方程的解。
矢量波动方程不是一组独立的方程。
本质上它与麦克斯韦方程及其边界条件一致。
天线问题可以通过求解矢量波动方程得到，也可以通过直接求解麦克斯韦方程得到。
[问题] 既然已有麦克斯韦方程，为什么还要矢量波动方程？麦克斯韦方程是一个严格方程，但它的求解非常复杂。
由于过去的计算手段非常落后，许多电磁问题只能通过手工计算得到，在这种情况下直接求解麦克斯韦方程非常困难；●麦克斯韦方程不仅是天线的理论基础，也是传输线和光纤的理论基础。
麦克斯韦方程与不同的边界条件可以分别导出矢量波动方程，电报方程和射线方程，但只有矢量波动方程才代表天线；●导出矢量波动方程并在不同的具体应用条件对该方程作简化，往往可以获得某些规则天线的准确解，这在当时非常有意义；●近年来随着计算机和电磁仿真工具的发展，直接求解麦克斯韦方程才逐渐成为可能。
[注意] 麦克斯韦方程和矢量波动方程之间不能划等号。
矢量波动方程是天线方程，而麦克斯韦方程必须连同特定的边界条件才构成天线方程。
在无耗媒质（非导电媒质）和时谐电场中，上式变为：其中，k称为波数。
无源区域退化为齐次亥姆霍兹方程：三、电磁场唯一性定理和电磁场方程的求解方法1．电磁场唯一性定理：满足特定边界条件的电磁场是唯一的。
因此不论采取什么方法，只要得到了一个符合边界条件的电磁场解，这个解正是需要寻找的解。
2．电磁问题的求解方法●特定的少数具有规则几何形状和简单几何条件下的电磁场问题，可以采用一些技巧性方法进行严格的数学求解。
这些方法有分离变量法、镜像法、格林函数法等。
●少数简单几何形状的电磁问题可以采用辅助函数法求解，如矢量磁位和标量磁位法，微分函数法和积分函数法。
大多形状不规则的电磁问题不能进行严格的数学方法进行求解，或者数学方程过于复杂。
此时可以借助计算机工具对麦克斯韦方程或矢量波动方程进行数值求解。
这些方法有矩量法、有限元法和有限时域差分法等。
四、辐射条件对天线来说，不仅需要满足麦克斯韦波动方程及其边界条件，而且还应满足辐射条件。
天线的激励源分布在有限区域，无穷远处不存在场源，因此满足齐次波动方程。
求解该方程即得到辐射条件。
这个方程的物理含义是，在无穷远处，位函数和场为0，即只有出射波，没有入射波。
这是天线问题与一般电磁场问题的根本区别之处。
只有同时满足矢量波动方程和辐射条件，才能形成天线。
五、天线的近场和远场满足条件kr<<1的场区称为天线的近场，又称感应场。
近场的场强与半径的平方或更高次方成反比。
即随着半径的减小，场强迅速增大。
从这个概念还可以看出，近场场强与天线的形状相关。
满足条件kr>>1的场区称为天线的远场，又称辐射场。
远场的场强与半径成反比。
远场场强与天线形状关系不大，但与观察方向有关。
天线的近场与远场分解点可用以下公式表达：λ22DRff=，其中D是天线的最大尺寸，λ是工作波长。
近场与远场之间通过快速傅立叶变换相关联。
因此天线的近场测试与远场测试在一定范围内是等效的，只是精度会有所不同。
六、天线的电参数1．输入阻抗和带宽天线的输入阻抗即馈电端输入电压和输入电流的比值。
输入到天线的功率被输入阻抗吸收，并被天线转换成辐射功率。
天线的输入阻抗由两部分组成，即：A A A jX R Z +=。
其中Z A 称为天线的输入电阻，A X 称为天线的输入电抗。
理想情况下，天线的输入阻抗是纯电阻并等于馈线的特性阻抗，这时馈线终端没有功率反射。
天线匹配电路的作用就是消除天线输入阻抗中的电抗分量，使电阻分量尽可能接近馈线的特性阻抗。
描述匹配的优劣常用的参数是驻波比和回波损耗。
假设馈线的特性阻抗是Z 0，则馈点处的反射系数由下式定义：Γ=（Z A - Z 0）/（Z A + Z 0）驻波比定义为：VSWR=（1+|Γ|）/（1-|Γ|）其值在1和无穷大之间。
完全匹配状态下（Z A = Z 0），驻波比为1；完全失配状态下（馈线终端短路或开路，Z A =0或无穷大）驻波比为无穷大。
手机天线一般要求驻波比小于2.5。
回波损耗（RL ）定义为：RL=20log （|Γ|）它是反射系数绝对值的倒数，以分贝值表示。
回波损耗值在0dB 到负无穷大之间，其绝对值越大表示匹配越好。
0dB 表示全反射，负无穷大表示完全匹配。
手机天线一般要求回波损耗小于-7dB 左右。
驻波比（VSWR ）和回波损耗（RL ）两个参数之间有固定的数值对应关系：⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=11log 20VSWR VSWR RL天线的输入阻抗取决于天线本身的结构、工作频率并受环境因素的影响，一般它只能通过实验确定。
输入阻抗测试等效于驻波比和回波损耗测试。
在天线谐振频率附近，可使电气性能（回波损耗或驻波比）满足使用要求的频带范围称为天线的带宽。
2． 方向系数天线的方向系数描述电磁能量集中程度以描述方向特性，又称为方向增益，最大辐射方向的方向系数定义为：其中F是场强方向函数。
方向系数的物理含义是，天线辐射的最大方向上获得与该点相同功率所需的点源的总辐射功率与实际天线辐射总功率的比值。
3．辐射效率天线的辐射效率用于衡量天线将高频电流或导波能量转换为无线电波能量的有效程度，它是天线辐射的总功率和天线从馈线得到的净功率之比：采用电阻表示，则：式中分子为天线的辐射电阻，分母为辐射电阻与损耗电阻之和。
所以，提高天线辐射效率的途径就是尽可能提高辐射电阻，降低损耗电阻。