資料介紹
天線在無線電工程中的作用天線已隨處可見,它已與我們的日常生活密切相關(guān)。例如,收聽無線電廣播的收音機需要天線,電視機需要天線,手機也需要天線。在一些建筑物、汽車、輪船、飛機上等都可以看見各種形式的天線。收音機、電視機使用的天線一般是接收天線,廣播電視臺的天線則為發(fā)射天線。而手機天線則收發(fā)共用,但須經(jīng)過移動通信基站天線轉(zhuǎn)收和轉(zhuǎn)發(fā)。實際上,一切無線電設(shè)備(包括無線電通訊、廣播、電視、雷達、導(dǎo)航等系統(tǒng))都是利用無線電波來進行工作的,而從幾 MHz 的超長波到四十多 GHz 的毫米波段電磁波的發(fā)射和接收都要通過天線來實現(xiàn)。天線是這樣一個部件,作發(fā)射時,它將電路中的高頻電流或饋電傳輸線上的導(dǎo)行波有效地轉(zhuǎn)換成某種極化的空間電磁波,向規(guī)定的方向發(fā)射出去;作接收時,則將來自空間特定方向的某種極化的電磁波有效地轉(zhuǎn)換為電路中的高頻電流或傳輸線上的導(dǎo)行波。綜上所述,天線的作用主要有四點:
?。?) 能量轉(zhuǎn)換對于發(fā)射天線,天線應(yīng)將電路中的高頻電流能量或傳輸線上的導(dǎo)行波能量盡可能多地轉(zhuǎn)換為空間的電磁波能量輻射出去。對于接收天線,天線應(yīng)將接收的電磁波能量最大限度地轉(zhuǎn)換為電路中的高頻電流能量輸送到接收機。這就要求天線與發(fā)射機源或與接收機負載盡可能好的匹配。一副好的天線,就是一個好的能量轉(zhuǎn)換器。
(2) 定向輻射或接收對于發(fā)射天線,輻射的電磁波能量應(yīng)盡可能集中在指定的方向上,而在其它方向不輻射或輻射很弱。對于接收天線,只接收來自指定方向上的的電磁波,在其它方向接收能力很弱或不接收。例如,就雷達而言,它的任務(wù)是搜索和跟蹤特定的目標。如果雷達天線不具有尖銳的方向性,就無法辨別和測定目標的位置。而且如果天線沒有方向性,或方向性弱,則對發(fā)射天線來說,它所輻射的能量中只有一少部分到達指定方向,大部分能量浪費在不需要的方向上。對接收天線來說,在接收到所需要信號的同時,還將接收到來自其它方向的干擾信號或噪聲信號,致使所需信號完全淹沒在干擾和噪聲中。因此,一副好的天線應(yīng)該具有完成某種任務(wù)而要求的方向性。如果我們要接收衛(wèi)星電視等信號,由于距離遠,則必須采用定向性好,增益很高的一類天線,如旋轉(zhuǎn)拋物面天線、卡塞格侖天線、陣列天線等。
(3) 應(yīng)有適當?shù)臉O化即天線發(fā)射或接收的是規(guī)定極化的電磁波。例如一個垂直極化的天線,不能接收水平極化的來波,反之亦然;一個左旋圓極化的天線不能接收右旋圓極化的電磁波,反之亦然。一個圓極化的天線對線極化的來波將有一半能量損失。
?。?) 天線應(yīng)有足夠的頻帶寬度任何天線都有一定的工作頻帶。在這個頻帶范圍之外它的工作失效。一副天線的收和發(fā)是互易的。根據(jù)電磁學(xué)中的互易原理可以證明,只要天線和饋電網(wǎng)絡(luò)中不含非線性器件(如鐵氧體器件),則同一副天線用作發(fā)射和接收時,其基本特性保持不變。因此,在分析接收天線的特性時,可以采用分析發(fā)射天線的方法。
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