电动力学专题：天线指标

天线指标

谐振回路

• 天线是一个谐振回路

方向性

• 天线向一定方向辐射电磁波的能力。
• 天线对不同方向传来的电波所具有的接收能力
• 天线的水平方向图
  • 一副天线在水平方向360度范围内的接受或发射能力的极坐标表示
  • 瓣：（类似瓣的结构）
  • 薄瓣宽度：在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低 3 dB(功率密度降低一半)的两点间的夹角。波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。
• 前后比
  • 主瓣最大值与背瓣最大值之比

驻波比

• 长线:高频电波在导体中形成驻波时,导线长度必然接近或超过波长,被称为长线
• 驻波比(SWR) SWR = R/r = (1+K)/(1-K),K=(R-r)/(R+r)
  • R 输出阻抗
  • r 负载阻抗
  • 实际上,驻波比总是大于1的

极化方式

• 天线的极化就是指天线辐射时形成的电场强度方向。
  • 当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波;
  • 当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。
  • 当电场强度方向旋转时,此电波称为(左旋/右旋)椭圆极化波
• 一般情况下,线状天线有效发射部分如果是垂直(水平)的发射垂直(水平)极化波
• 收信天线和发信天线具有相同的电性能(互易性)

发射仰角

• 主瓣中线与地面之间的夹角称为发射仰角
  • 发射仰角越小，电波经电离层反射传播的距离越远

增益

• 天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向辐射电磁波的能力
• 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的功率密度之比。增益与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。

阻抗

• 对于线天线，天线输入端的电压与电流的比值称为天线的输入阻抗。
• 对于面天线，用馈线上电压驻波比表示天线的阻抗特性。
• 阻抗匹配：当天线通过连接电缆与收发信机相连时，天线和电缆之间，收发信机和电缆之间都必须具有相同的阻抗，负载才能得到最大功率.
• 阻抗不匹配效果:
  • 发信机
    • 天线不能从发生电路中得到其全部功率,这一部分能量将消耗在发信机输出级上,转换成热能,导致输出元件迅速升温以至于损坏
  • 收信机
    • 影响收听效果

倾角

• 天线的倾角是指电波的倾角，而并不是天线振子本身机械上的倾角。
• 倾角反映了最强电波的高度角。

隔离度

• 天线的隔离度指的是两根天线或者一根双极化天线的不相关性

常见天线

• 偶极天线DP
• 垂直接地天线GP
• 定向天线BEAM
• 八木天线YAGI
• 垂直天线VER