天線工作原理

2016-10-12 by:CAE仿真在線來源:互聯網

天線標準的學術定義是:能夠有效地向空間某特定方向輻射電磁波或能夠有效地接受空間某特定方向來的電磁波的裝置。親有點暈?其實理解成天線是收發端之間一條雙向的高速公路就好,進得來也出的去。但這條高速公路是無形的,上面跑的是我們灰常熟悉的電磁波。

1. 天線工作原理

天線到底是腫么工作的呢?

參看下面的圖1,如果只是兩根距離很近的導線的話,電場被束縛在兩線之間,非常微弱;如果像圖2一樣,將兩線張開一個角度,電場就散播到周圍空間輻射增強了;如果像圖3一樣導線長度可和波長比擬,這樣子導線上的電流大大增加,電磁輻射增強,天線也就實現了電磁波的發射功能。

2. 天線分類

從種類來說,天線家族非常龐大,但是基本上所有的天線都可以看成基本類型的組合或者衍生。關于天線的基本類型,親們可以參見如下的表格(分類有很多種,這里只列出了其中一種分類方式,親們也可以嘗試自行劃分^-^):

天線種類	說明	細分子類	圖例
線天線	天線半徑小于或遠小于一個波長	包括偶極子天線、單極天線和小環天線	偶極子天線
微帶天線	在介質基片上光刻腐蝕的微帶線	包括微帶振子天線、微帶天線和微帶縫隙天線等	微帶天線
反射面天線	主要指利用拋物面來輻射電波	主要是指碟形天線	碟形天線
行波天線	天線上不出現發射波,其電流分布可以用同方向傳播的行波表示	包括螺旋天線、八木天線、菱形天線等	螺旋天線
孔徑天線	通過開孔或者是縫隙來輻射電波	包括縫隙天線、開槽波導天線、喇叭天線等	喇叭天線

其實從另一個原理角度出發,天線也可以分為行波天線和駐波天線。所謂行波天線就是指天線上的電流按行波分布的天線,行波天線可在導線末端接匹配負載使天線上電流避免反射而以行波分布;行波天線是寬頻帶天線,但是有匹配負載所以工作效率低。除了行波天線,其它大部分天線都屬于駐波天線。駐波天線屬于諧振天線,一般不需要匹配負載。由于是諧振裝置,駐波天線的工作頻帶普遍都較窄,相對帶寬不高但是基本體積較小。

3. 天線發展趨勢

天線經過幾十年的發展,已經從當年的“大塊頭”變得越來越玲瓏可人。小型化、超寬頻、智能天線、MIMO都是當今天線發展的趨勢。

在高度集成電路化的今天,現在的分立式元件其實越來越多地以被集成到了PCB板上,尤其是窄帶的低功率器件,如功分器、濾波器、開關等等。但是天線尤其是高頻寬頻段的天線,是比較難以被集成的。所以天線在射頻領域,依然還是比較深的一個專業方向。

本期就暫時到這里哦。下一期,我們會展開來講講天線的主要指標。

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