天线概述

天线概述

04011423武曦

摘要：天线是发射机和接收机都拥有的重要部分。本文主要探究天线的分类，工作原理以及天线性能的度量。让读者对天线有一个清晰的认识。

关键词：分类、原理、度量

Abstract: The antenna is a transmitter and receiver have an important part. This paper explored the classification of the antenna, operating principles and antenna performance metrics. Let the reader antenna has a clear understanding. Keywords: classification, principles, metrics

既然我们说到了天线，了解它的历史就是必不可少的：

天线是由俄国科学家波波夫发明的。

1888年，29岁的波波夫得知德国著名物理学家赫兹发现电磁波的消息后，这位曾经立志推广电灯的年轻科学家对朋友们说：“我用毕生的精力去安装电灯，对于广阔的俄罗斯来说，只不过照亮了很小的一角：假如我能指挥磁波，那就可以飞越整个世界！”

于是，他埋头研究，向新的目标发起了冲击。

1894年，波波夫制成了一台无线电接收机。这台接收机的核心部分用的是改进了的金属屑检波器，波波夫采用电铃作终端显示，电铃的小锤可以把检波器里的金属屑震松。电铃用一个电磁继电器带动，当金属屑检波器检测到电磁波时，继电器接通电源，电铃就响起来。

有一次，波波夫在实验中发现，接收机检测电波的距离突然比往常增大了许多。

“这是怎么回事呢？”波波夫查

来查去，一直找不出原因。

一天，波波夫无意之中发现一根导线搭在金属屑检波器上。他把导线拿开，电铃便不响了；他把实验距离缩小到原来那么近，电铃又响了起来。

波波夫喜出望外，连忙把导线接到金属屑检波器的一头，并把检波器的另一头接上。经过再次试验，结果表明使用天线后，信号传递距离剧增。

无线电天线由此而问世。[

天线按照不同方面可以有不同的分类方式，但是主要有以下几种：

1、按工作性质可分为发射天线和接收天线。

2、按用途可分为通信天线、广播天线、电视天线、雷达天线等。

3、按方向性可分为全向天线和定向天线等。

4、按工作波长可分为超长波天线、长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线等。

5、按结构形式和工作原理可分为线天线和面天线等。描述天线的特性参量有方向图、方向性系数、增益、输入阻抗、辐射效率、极化和频宽

6、按维数来分可以分成两种类型：一维天线和二维天线

一维天线：由许多电线组成，这些电线或者像手机上用到的直线，或者是一些灵巧的形状，就像出现电缆之前在电视机上使用的老兔子耳朵。单极和双极天线是两种最基本的一维天线。

二维天线：变化多样，有片状（一块正方形金属）、阵列状（组织好的二维模式的一束片）、喇叭状、碟状。

7、天线根据使用场合的不同可以分为：手持台天线、车载天线、基地天线三大类。

手持台天线：就是个人使用手持对讲机的天线，常见的有橡胶天线和拉杆天线两大类。

车载天线：是指原设计安装在车辆上通讯天线，最常见应用最普遍的是吸盘天线。车载天线结构上也有缩短型、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。

基地台天线：在整个通讯系统中具有非常关键的作用，尤其是作为通讯枢纽的通信台站。常用的基地台天线有玻璃钢高增益天线、四环阵天线（八环阵天线）、定向天线。

天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介（通常是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。天线在外观上就是一个金属条，那么它究竟是怎么接受和发送电磁波的呢？

关于这一点，我们可以在天线的发明过程中看出端倪：关键在于电磁波的波长和天线的尺寸。导线上有交变电流流动时，就可以发生电磁波的辐

射，辐射的能力与导线的长度和形状有关。若两导线的距离很近，电场被束缚在两导线之间，因而辐射很微弱；将两导线张开，电场就散播在周围空间，因而辐射增强。 必须指出，当导线的长度 L 远小于波长 λ 时，辐射很微弱；导线的长度 L 增大到可与波长相比拟时，导线上的电流将大大增加，因而就能形成较强的辐射。一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。这就是天线的互易定理。

想进一步了解天线原理，我们需要了解馈源：馈源是天线的心脏，它用作高增益聚集天线的初级辐射器，为抛物面天线提供有效的照射,对经反

射面反射而来的电磁波进行整理,使其极化方向一致,并进行阻抗变换,使馈源中由圆波导传播的电磁波能够变换成调频头中由矩形波导传播的电磁波,从而提高天线效率。根据天线结构不同,馈源分为两大类 , 一是前馈型馈源,适合普通前馈式天线使用.另一是后馈型馈源,适合卡塞格伦天线使用。

了解了这个概念，我们就能理解什么是抛物面天线：由抛物面反射器和位于其焦点处的馈源组成的面状天线叫抛物面天线。

抛物面天线结构简单，方向性强，工作频带宽。

抛物面天线的F/D 与馈源的辐射方向角Q 的关系：

F/D （F 是抛物线的焦点，D 是抛物线的口径）与馈源的方向角Q 是从属关系，也就是说只有馈源的方向角确定以后才能确定你所要制作的抛物面天线的直径及焦距。作为一个业余爱好者只知道F/D=0.3--0.5是不够的，如何才能使一条天线与馈源的配套即采用合适的F/D ，这个问题很重要，它直接影响天线系统的效率及信噪比等。图1-1所示Q 是馈源所固有的，馈源确定了，Q 也就确定了。

制作天线首先要决定馈源，只有馈源的方向角为已知，才能按不同的F/D 制作不同直径的天线，而不应制作好了天线以后才制作馈源，因为这样一来很难达到理想的效果，必定产生如