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天线基本原理解析

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:当导线的长度远远小于电磁波的波长λ时,它向外辐射电磁波的能力很小,称这样的导线为电偶极子。把接近波长大小、辐射能力比较强的直导线称为天线振子。也就是说,长线天线比半波天线和1/4波长天线的辐射能力略高、比较接近;但半波天线和1/4波长天线的长度则短了很多,体积和重量也减少很多,物料和施工成本也降低很多。所以,从工程实践上讲,需要在辐射效果和天线长度之间寻求一个最好的平衡点。两臂长度相等的振子叫做对称振子。

天线基本原理解析

麦克斯韦电磁波定理告诉大家:变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场。当导线上有交变电流时,就发生电磁波的辐射。利用电磁波的辐射,就可以把射频信号发射出去。

问题的关键是,电磁波辐射的能力和哪些因素有关系?如何提高辐射的效率

电磁波辐射的能力与两导线张开的角度、导线的长度有关。

若两条导线离得很近,电磁场完全被束缚在两条导线之间,向外辐射的能量就很小;若两条导线张开一定的角度,电磁场就会扩散在周围的无线环境中,滞留在导线之间的能量就减少,向外辐射的能量就增大;当两条导线夹角为180°的时候,电磁场向外辐射的能量最大,如图2-31所示。

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图2-31 电磁波辐射能力和导线角度的关系

导线的长度和辐射能力有什么关系呢?

当导线的长度远远小于电磁波的波长λ时,它向外辐射电磁波的能力很小,称这样的导线为电偶极子

理论上讲,导线的长度增大到接近波长大小的时候,电磁波的辐射能力大大增强。把接近波长大小、辐射能力比较强的直导线称为天线振子。而当导线长度大于波长的时候,辐射能力增长减缓。也就是说,导线长度成倍地增加,辐射能力只是缓慢地增加。(www.xing528.com)

导线的长度大于一个波长,并且是半波长的整数倍的时候,称为长线天线;当导线长度是半个波长的时候,称为半波天线,也叫半波振子;导线长度为1/4波长的时候,称为1/4波长天线或1/4波长振子。

单纯从辐射能力上讲,长线天线要大于半波天线,半波天线要大于1/4波长天线,但是并不是大太多。也就是说,长线天线比半波天线和1/4波长天线的辐射能力略高、比较接近;但半波天线和1/4波长天线的长度则短了很多,体积和重量也减少很多,物料和施工成本也降低很多。

所以,从工程实践上讲,需要在辐射效果和天线长度之间寻求一个最好的平衡点。天线长度为电磁波波长的1/4时,天线的辐射能力和接收效率较高、体积和重量也比较适中。

两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子,称为半波对称振子,如图2-32所示。单个半波对称振子可直接使用,也可以由多个半波对称振子组成高增益的天线阵来使用。

半波对称振子,无论从辐射效果的角度看,还是从施工安装成本的角度看,都是非常适合实际工程的,是一种适用场景最多、使用范围最广的天线。

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图2-32 半波对称振子

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