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航空天线的参数

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怪我爱得太深所以才看不出真相,直到你和别人牵了手我才放下了逞强。

天线的基本功能就是能量转换和定向辐射所谓天线的电参数

就是能定量表征其能量转换和定向辐射能力的量

天线的方向性

衡量天线将能量向所需方向辐射的能力

主瓣宽度

主瓣宽度是衡量天线的最大辐射区域的程度的物理量越宽越好

旁瓣电平

旁瓣电平是指离主瓣最近且电平最高的第一旁瓣的电平实际上旁瓣区是不需要辐射的区域所以其电平越低越好 (天线辐射的主瓣旁瓣类似方波信号的频谱图)

前后比

前后比指最大辐射方向(前向)电平与其相反方向(后向)电平之比前后比越大天线的后向辐射(或接收)越小前后比F / B 的计算十分简单--- F / B = 10 Lg {(前向功率密度) /( 后向功率密度)}

方向系数

在离天线某一距离处天线在最大辐射方向上的辐射功率流密度与相同辐射功率的理想无方向性天线在同一距离处的辐射功率流密度之比这是方向性中最重要的指标能精确比较不同天线的方向性表示了天线集束能量的电参数

天线效率

天线效率定义为天线辐射功率与输入功率之比

常用天线的辐射电阻R

来试探天线辐射功率的能力天线的辐射电阻是一个虚拟的量定义如下设有一电阻R当通过它的电流等于天线上的最大电流时其损耗的功率就等于其辐射功率显然辐射电阻的高低是衡量天线辐射能力的一个重要指标即辐射电阻越大说明天线的辐射能力越强

增益系数

增益系数是综合衡量天线能量转换和方向特性的参数它的定义为方向系数与天线效率的乘积记为 D为方向系数为天线效率可见天线方向系数和越高则增益系数也就越高

物理意义

天线的增益系数描述了天线与理想的无方向性天线相比在最大辐射方向上将输出功率放大的倍数也可以这样通俗地理解为定向天线与理想全向天线(其辐射在各方向均等)在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号之比

极化方向

极化特性是指天线在最大辐射方向上电场矢量的方向随时间变化的规律极化方向就是天线电场的方向天线的极化方式有线极化方式有线极化水平极化和垂直极化和圆极化左旋极化和右旋极化等方式

只有收信天线的极化方向与所接收电磁波的极化方向一致才能感应出最大的信号来根据这一原理我们可以推断出以下结论

对于线极化当收信天线的极化方向与线极化方向一致(电场方向)时感应出的信号最大(电磁波在极化方向上投影最大)随着收信天线的极化方向与线极化方向偏离越来越多时感应出的信号越小(投影不断减小)当收信天线的极化方向与线极化方向正交(磁场方向)时感应出的信号为零(投影为零)线极化方式对天线的方向要求较高当然在实际条件下电磁波传播途中遇到反射折射会引起极化方向偏转有时一个信号既可以被水平天线接收也可以被垂直天线接收但无论如何天线的极化方向常常是需要考虑的重要问题对于圆极化无论收信天线的极化方向如何感应出的信号都是相同的不会有什么差别(电磁波在任何方向上的投影都是一样的)所以采用圆极化方式使得系统对天线的方位(这里的方位是天线的方位和前面所提到的方向系统的方位是不同的)敏感性降低因而大多数场合都采用了圆极化方式

频带宽度

天线的电参数都与频率有关也就是说上述电参数都是针对某一工作频率设计的当工作频率偏离设计频率时往往要引起天线参数的变化当工作频率变化时天线的有关电参数不应超出规定的范围这一频率范围称为频带宽度简称为天线的带宽

输入阻抗

对于发信机来说天线是一个负载如何使天线能最多地摄取能量就要解决一个匹配总是只有当天线本身的阻抗与发信机的阻抗相等是才能得到最大的发射功率对于高频信号讲天线是很长的导线

高频信号从馈点流向天线端点以及从端点反射回来所用的时间足以引起天线各部分电压电流的幅度和相位产生很大的差别致使天线的长度结构以及馈电点的位置不同呈现的阻抗也不同如中心馈电的偶极振子当每臂长度为四分一波长时呈现约50至75欧的纯电阻容易做到与馈电电缆及发信机直接匹配

当条件限制无法将天线的长度修整到适当数值时一般应在天线电路中附加电感电容等电抗元件抵消天线本身呈现的电抗有时还需要加阻抗变压器将天线阻抗变换到发信电路的要求值这些附加元件构成的设备叫天线调谐器天线匹配器

有效长度

有效长度是衡量天线辐射能力的又一个重要指标天线的有效长度定义如下在保持实际天线最大辐射方向上的场强值不变的条件下

接收天线理论

高频电磁波在空中传播如遇着导体就会发生感应作用在导体内产生高频电流使

接收天线理论

高频电磁波在空中传播如遇着导体就会发生感应作用在导体内产生高频电流使我们可以用导线接收来自远处的无线电信号接收电磁波所用的导线一般叫做接收天线

有效接收面积

有效接收面积是衡量一个天线接收无线电波能力的重要指标

它的定义为

当天线以最大接收方向对准来波方向进行接收时接收天线传送到匹配负载的平均功率为PLmax并假定此功率是由一块与来波方向相垂直的面积所截获则这个面积就称为接收天线的有效接收面积有效接收面积越大天线接收无线电波的能力也就越强

等效噪声温度

接收天线的等效噪声温度是反映天线接收微弱信号性能的重要电参数接收天线把从周围空间接收到的噪声功率送到接收机的过程类似于噪声电阻把噪声功率输送给与其相连的电阻网络因此接收天线等效为一个温度为Ta的电阻Ta越高天线送至接收机的噪声越大反之越小

阻抗特性的主要参数

输入阻抗

辐射特性的主要参数

方向图增益极化效率 除了带宽之外后文将对每个参数进行介绍


航空天线的种类

天线按方向性划分有定向天线和全向天线;按极化形式分有单极化和双极化天线。在不同场合、不同地形、不同用户分布等情况时应采用不同的天线形式。天线的种类(型号)很多,基站天线的主要种类如下:1、全向中增益(8-9dBi)、高增益(大于9dBi)普通天线(无零点填充、无赋形技术)2、全向……阅读全文 >>

航空天线的功能

基本功能1.天线应能将导波能量尽可能多地转变为电磁波能量。这首先要求天线是一个良好的电磁开放系统,其次要求天线与发射机或接收机匹配。2.天线应使电磁波尽可能集中于确定的方向上,或对确定方向的来波最大限度的接受,即方向具有方向性。3.天线应能发射或接收规定极化的电磁波,即天线有适当……阅读全文 >>

2020-05-21
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