天线基础知识(全)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
接收机
11/1/2019
5
Dept.PEE Hefei Normal University
天线的作用
• 发射天线应能使电磁波的能量集中辐射到所规定的 方向或区域内，并抑制对其它不需要方向或区域的 辐射。接收天线应对某个方向的来波接收最强，而 抑制其它方向来波的干扰。也就是说天线应该有一 定的方向性。
主 编：John D. Kraus
出版社：the McGraw-Hill Companies 出版时间：2002
《天线》
编著：[美]John D.Kraus Ronald J. Marhefka
出版社：电子工业出版社 2004年4月 第一版
《Radio Propagation for Modern Wireless Systems》
11/1/2019
3
Dept.PEE Hefei Normal University
1.1 天线概述
什么是天线？
天线是任何无线电系统的基本组成部分 天线是一种用来发射或者接收电磁波的器件 天线是将传输线中的导行电磁波转化为空间电磁波 IEEE：发射或者接收系统的一部分，为发射或者接 收电磁波而设计
音频 基低频 低 频 中 频 高 频 甚高频 特高频 超高频 极高频
（VF)） （VLF） （LF） （MF） （HF） （VHF ） （UHF） （SHF） （EHF）
频段2 8
4
5
6
7
8
9
10
11
12 13
14
音频 视频
雷达频率 微波频率
红外
超长波 长波 中波 短波 超短波 分米波
（VLW） （LW） （MW） （SW） （VSW） （米波）
最早的天线
最早的发射天线是赫兹在1887年为了验证麦克斯韦根据理论推导所作 关于存在电磁波的预言而设计的。它是两个约为30厘米长、位于一直 线上的金属杆，其远离的两端分别与两个约40厘米2的正方形金属板相 连接，靠近的两端分别连接两个金属球并接到一个感应线圈的两端， 利用金属球之间的火花放电来产生振荡。当时，赫兹用的接收天线是 单圈金属方形环状天线，根据方环端点之间空隙出现火花来指示收到 了信号。
天线的方向性
D=0.32 λ, S=0.25 λ, N=10
11/1/2019
9
Dept.PEE Hefei Normal University
无线电电磁频谱
3Hz 30Hz 300Hz 3kHz 30kHz 300kHz 3MHz
30MHz 300MHz 3GHz 30GHz 300GHz 3THz 30THz 300THz
11/1/2019
12
Dept.PEE Hefei Normal University
天线的理论基础
由麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场产生变化 的磁场，而变化的磁场又产生变化的电场，这样就产 生了电磁波。
EE
E
B
如广播电台 电视台
11/1/2019
B
声
电
声光
电
13
B
电磁波发射 电磁波发射
Dept.PEE Hefei Normal University
1909年马可尼获得诺贝尔物理学奖，后来享有“无线电之父”的美誉。
线电波来传递信号的，而无线电波的发射和接收都通过天线来完成。 因此天线设备是无线电系统中重要的组成部分。图1.和图2.指出了天 线设备在两种典型的无线电系统中的地位。
11/1/2019
11
Dept.PEE Hefei Normal University
天线功能
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。
11/1/2019
wk.baidu.com
14
Dept.PEE Hefei Normal University
马可尼
马可尼，意大利人，第一个采用大型天线实现远 洋通信的，所用的发射天线由30根下垂铜线组成， 顶部用水平横线连在一起，横线挂在两个支持塔 上。这是人类真正付之实用的第一副天线。自从 这副天线产生以后，天线的发展大致分为四个历 史时期。
wave
接
避免能量损耗
收
发
天
防止干扰
线
射
天
线
11/1/2019
6
Dept.PEE Hefei Normal University
天线的方向性
11/1/2019
7
Dept.PEE Hefei Normal University
天线的方向性
11/1/2019
8
Dept.PEE Hefei Normal University
《天线与电波传播》
张忠祥
11/1/2019
Dept.PEE Hefei Normal University
1
教材：《天线与电波传播》
王增和 卢春兰 钱祖平 等编著
机械工业出版社 2003年7月第一版
参考书： 《天线原理》
主 编：江贤祚
出版社：北京航空航天大学出版社 1993年第一版
《Antennas: For All Applications》
厘米波
毫米波
105km 104km 103km 102km 10km 1km 100m 10m （公里）
1m
10cm
（米）
1cm 1mm 100µ 10 µ
1µ
（厘米）（毫米）
（微米）
11/1/2019
10
Dept.PEE Hefei Normal University
无线电系统中的应用
无线电广播、通信、遥测、遥控以及导航等无线电系统都是利用无
编著： [美] John D.Kraus Ronald J. Marhefka
出版社：电子工业出版社 2002年8月 第一版
11/1/2019
2
Dept.PEE Hefei Normal University
天线与电波传播
第1章 天线基础知识 第2章 窄带天线 第3章 宽带天线 第4章 口径天线 第5章 天线新技术 第6章 电波传播概论
11/1/2019
4
Dept.PEE Hefei Normal University
天线的作用
• 发射天线的作用是将发射机的高频电流（或波导系 统中的导行波）的能量有效地转换成空间的电磁能 量。而接收天线的作用则恰恰相反。因此天线实际 上是一个换能器。
发射天线
Wave
接收天线
高频电流
发射机
高频电流
11/1/2019
5
Dept.PEE Hefei Normal University
天线的作用
• 发射天线应能使电磁波的能量集中辐射到所规定的 方向或区域内，并抑制对其它不需要方向或区域的 辐射。接收天线应对某个方向的来波接收最强，而 抑制其它方向来波的干扰。也就是说天线应该有一 定的方向性。
主 编：John D. Kraus
出版社：the McGraw-Hill Companies 出版时间：2002
《天线》
编著：[美]John D.Kraus Ronald J. Marhefka
出版社：电子工业出版社 2004年4月 第一版
《Radio Propagation for Modern Wireless Systems》
11/1/2019
3
Dept.PEE Hefei Normal University
1.1 天线概述
什么是天线？
天线是任何无线电系统的基本组成部分 天线是一种用来发射或者接收电磁波的器件 天线是将传输线中的导行电磁波转化为空间电磁波 IEEE：发射或者接收系统的一部分，为发射或者接 收电磁波而设计
音频 基低频 低 频 中 频 高 频 甚高频 特高频 超高频 极高频
（VF)） （VLF） （LF） （MF） （HF） （VHF ） （UHF） （SHF） （EHF）
频段2 8
4
5
6
7
8
9
10
11
12 13
14
音频 视频
雷达频率 微波频率
红外
超长波 长波 中波 短波 超短波 分米波
（VLW） （LW） （MW） （SW） （VSW） （米波）
最早的天线
最早的发射天线是赫兹在1887年为了验证麦克斯韦根据理论推导所作 关于存在电磁波的预言而设计的。它是两个约为30厘米长、位于一直 线上的金属杆，其远离的两端分别与两个约40厘米2的正方形金属板相 连接，靠近的两端分别连接两个金属球并接到一个感应线圈的两端， 利用金属球之间的火花放电来产生振荡。当时，赫兹用的接收天线是 单圈金属方形环状天线，根据方环端点之间空隙出现火花来指示收到 了信号。
天线的方向性
D=0.32 λ, S=0.25 λ, N=10
11/1/2019
9
Dept.PEE Hefei Normal University
无线电电磁频谱
3Hz 30Hz 300Hz 3kHz 30kHz 300kHz 3MHz
30MHz 300MHz 3GHz 30GHz 300GHz 3THz 30THz 300THz
11/1/2019
12
Dept.PEE Hefei Normal University
天线的理论基础
由麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场产生变化 的磁场，而变化的磁场又产生变化的电场，这样就产 生了电磁波。
EE
E
B
如广播电台 电视台
11/1/2019
B
声
电
声光
电
13
B
电磁波发射 电磁波发射
Dept.PEE Hefei Normal University
1909年马可尼获得诺贝尔物理学奖，后来享有“无线电之父”的美誉。
线电波来传递信号的，而无线电波的发射和接收都通过天线来完成。 因此天线设备是无线电系统中重要的组成部分。图1.和图2.指出了天 线设备在两种典型的无线电系统中的地位。
11/1/2019
11
Dept.PEE Hefei Normal University
天线功能
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。
11/1/2019
wk.baidu.com
14
Dept.PEE Hefei Normal University
马可尼
马可尼，意大利人，第一个采用大型天线实现远 洋通信的，所用的发射天线由30根下垂铜线组成， 顶部用水平横线连在一起，横线挂在两个支持塔 上。这是人类真正付之实用的第一副天线。自从 这副天线产生以后，天线的发展大致分为四个历 史时期。
wave
接
避免能量损耗
收
发
天
防止干扰
线
射
天
线
11/1/2019
6
Dept.PEE Hefei Normal University
天线的方向性
11/1/2019
7
Dept.PEE Hefei Normal University
天线的方向性
11/1/2019
8
Dept.PEE Hefei Normal University
《天线与电波传播》
张忠祥
11/1/2019
Dept.PEE Hefei Normal University
1
教材：《天线与电波传播》
王增和 卢春兰 钱祖平 等编著
机械工业出版社 2003年7月第一版
参考书： 《天线原理》
主 编：江贤祚
出版社：北京航空航天大学出版社 1993年第一版
《Antennas: For All Applications》
厘米波
毫米波
105km 104km 103km 102km 10km 1km 100m 10m （公里）
1m
10cm
（米）
1cm 1mm 100µ 10 µ
1µ
（厘米）（毫米）
（微米）
11/1/2019
10
Dept.PEE Hefei Normal University
无线电系统中的应用
无线电广播、通信、遥测、遥控以及导航等无线电系统都是利用无
编著： [美] John D.Kraus Ronald J. Marhefka
出版社：电子工业出版社 2002年8月 第一版
11/1/2019
2
Dept.PEE Hefei Normal University
天线与电波传播
第1章 天线基础知识 第2章 窄带天线 第3章 宽带天线 第4章 口径天线 第5章 天线新技术 第6章 电波传播概论
11/1/2019
4
Dept.PEE Hefei Normal University
天线的作用
• 发射天线的作用是将发射机的高频电流（或波导系 统中的导行波）的能量有效地转换成空间的电磁能 量。而接收天线的作用则恰恰相反。因此天线实际 上是一个换能器。
发射天线
Wave
接收天线
高频电流
发射机
高频电流