天线发射和接收性能指标

天线发射和接收性能指标日期：2010-11-27
一、天线效率
天线效率和架设天线的导体材质、天线形状、工作频率、天线长度、天线架设高度有关。

1、天线材质
尽量选择导电性能好、电阻率低的金属材料，如银、铜、铝等。

由于银线材的成本太高，所以实际应用中最好选择电工纯铜线.由铜矿石冶炼后，除去杂质，尤其要减少氧化物，再通过电解后得到电解铜，然后拉成丝。

这种电工纯铜的杂质少，电阻率很低。

一些正规国营电线厂生产的电线和漆包线都属于这类线材。

现在市场上还常常见到一些乡镇企业或个体户用回收的废旧铜冶炼后（再生铜）生产的电线，这种铜线材所含杂质较多，电阻率也较大，如果用这种线材制做天线时，天线的效果不会很好，往往还会增大接收时的白噪声，不利于弱信号的接收。

用各种线材制作天线时，截面大的线材接收效果好于截面小的线材。

由于高频信号的集肤效应，同样截面时，多股线材的接收效果好于单股线材。

铝材料一般在制作八木天线时用的较多。

2、天线的形状
为了提高天线的效率，往往在不同波段采用不同形状的天线，LW段以长线天线为主，MW段以长线天线和环状天线为主，SW段以长线天线、偶极天线和八木天线为主，FM段和V/U波段以八木天线和鞭状天线为主，800M以上的微波段以板状天线和抛物面天线为主。

3、工作频率
工作于不同频率的天线，其效率也是不同的，天线的效率一般都随工作频率的提高而增加，高频天线的效率一般都高于低频天线。

有资料表明：长波天线的效率为10%—40%，中波天线的效率为70%—80%，短波天线的效率为90%—95%，超短波（FM、V、U）和微波天线的效率为95%—99%。

4、天线的长度
当天线的有效长度接近其工作频率半波（1/2波长）的正整数倍时，天线的效率较高，若这个倍数增加时，天线的效率还会进一步提高，但波长数（天线长度）的增加与效率的提高不是成正比关系。

环型天线的直径增加时，天线效率会提高，环型天线的圈数增加时，天线的效率也会进一步提高。

抛物面天线的直径增加时，天线效率的提高会更明显。

5、架设高度
一般来说，天线架设得越高其效果越好，当然这个高度是相对的，实际架设时还要根据环境和架设的成本投资来取舍。

但接收天线在 V 段以上频率使用时，并不是架设得越高越好，这是因为 V 段以上的频率，其场强在空间的垂直分布是不均匀的，有时天线位置架设得低一点的效果反而好于高处的效果。

二、天线的方向性
我们衡量一个天线在发射和接收电磁波性能的优劣时,还要了解天线性能指标的另一个参数——天线的方向性，也就是天线在360°的空间里对各个方向发射和接收电磁波的能力。

实际应用中，我们主要关心的是天线在水平方向上的发射和接收电磁波的能力，或者要求天线在我们希望的某些方向上有尽可能大的发射和接收电磁波的能力。

天线的理论基础是电磁场理论，通过麦克斯韦方程加简化了的边界条件可以计算出并确定天线在各个方向上的发射和接收电磁波的结果，这一结果我们可
以用极坐标表达的天线方向图来描述。

通过计算得到的这一结果往往太理想化了,有时和实际的天线还有较大的误差。

所以，正规生产天线厂家的产品，往往是在电磁消声室里通过实测的的方法得到该类型天线的方向图，我们可以根据自己的需要选择合适方向图的成品天线。

业余条件下，自制天线的方向图，可以参考已知同类型天线的方向图。

提到天线的方向图，还要了解电磁波的极化。

所谓极化，就是电磁波的电场分量在传播时，是与大地平行的还是垂直的，这样，便有了水平极化和垂直极化之分。

公众广播电台的LM、MW、SW、FM、TV广播基本上都是采用水平极化方式，业余电台在HF段也是采用水平极化方式。

业务电台的V、U段通信（我们经常使用的对讲机，寻呼机等，包括业余电台的V、U段通信）、AIR、GSM、CDMA等，基本上是采用垂直极化的方式，接收时，为了得到最好的接收效果，接收天线在实际安装时，应尽量与所接收电磁波的极化方式一致，也就是天线的有效单元是采用水平还是垂直方式安装。

但800兆以上的频率，接收天线的极化影响并不明显，而且是频率越高，越不明显。

另外，接收位置的信号场强高时，接收天线的极化效应不明显，场强弱时，接收天线的极化效应明显。

环型天线是个例外，低阻的环型天线是接收电磁波的磁场分量，高阻环型天线的接收对电磁波的磁场分量和电场分量兼而有之，正是由于环型天线结构和接收原理的特殊性，实际使用时我们可以不用去考虑环型天线的极化效应，只需考虑天线的方向性。

另外，无线电波在传输的过程中，经过多径传播后，往往不能保证到达接收位置时还保持严格的极化方式，总会发生一些改变。

例如，短波无线电信号传播时在电离层和大地之间的多次弹跳，无线电波经过高山大川时的绕射，城市里高大建筑物对无线电波的反射，等等。

说到天线的方向性，基本上可以分为两大类，全向天线和定向天线。

1、全向天线
全向天线的方向图是一个以天线所在位置为圆心的一个圆形，或是一个不规则的圆形。

公众广播电台为了得到尽可能大的广播覆盖区域，也可以看成是完成点对面的通信，特别是中波和调频广播，还有电视广播，主要是完成本地区的覆盖，它的发射天线采用的就是全向天线。

但短波广播电台却是例外。

我们常见到的对讲机（包括各种手持对讲机、接收机）使用的天线，车载对讲机在移动车辆上使用的吸盘天线、夹持天线都属于全向天线, 鞭状天线也是典型全向天线。

我们爱好者经常用到的长线天线也可以算是全向天线。

2、定向天线
定向天线的方向图，可以看成是天线位置在花芯的，一朵花的花瓣的图形，不过这朵花的花瓣可能只有一、两个，或是有几个，也可能这些花瓣有大有小，有宽有窄，有长有短，这些花瓣，我们把它称为波瓣。

不同类型的定向天线，其方向图也是不一样的。

有时，为了特别强调天线在某一方向上的效果，我们可以采用波瓣长而窄的定向天线。

在进行抗干扰接收时，或是进行中波和调频广播的远程接收时，常常这样做。

短波公众广播电台是用来完成跨地区、跨国界、跨洲际的广播，它的发射天线常常采用定向天线。

业务通信电台在V/U段进行点对点的通信时也要用到定向天线。

我们常常用到的半波偶极天线、折合振子天线、斜拉天线、倒V天线、八木天线、环型天线等都是属于定向天线。

有时我们也可以把一个全向天线和一个定向天线组合在一起，来得到一个具有特殊方向图的组合天线，也可以把几个具有相同方向图的定向天线组合在一起，来得到一个全向天线。