(整理)几种天线的比较.
物理天线知识点总结
物理天线知识点总结一、天线的分类天线可以根据它的结构、工作频率、工作方式等不同特征进行分类。
根据天线的结构，天线可以分为线性天线、面状天线、体状天线等。
根据天线的工作频率，天线可以分为超高频天线、甚高频天线、高频天线等。
根据天线的工作方式，天线可以分为接收天线、发射天线、双工天线等。
此外，根据天线的工作原理，天线还可以分为定向天线、全向天线等。
二、天线的工作原理天线是通过改变电流和电压的分布来产生电磁波。
当电流通过天线时，会在天线上产生一个电磁场。
这个电磁场会向周围空间辐射出去，形成电磁波。
同时，当有外界的电磁波作用在天线上时，天线也会感应出电流和电压。
这样，天线在电磁波的发射和接收中发挥作用。
三、天线的设计方法天线的设计是一个复杂的过程，需要考虑多种因素，包括天线的工作频率、方向性、增益、波束宽度、阻抗匹配等。
在天线的设计中，通常需要用到一些工具，如天线模拟软件、电磁场仿真软件等。
天线的设计方法包括复合结构天线的设计、微带天线的设计、阵列天线的设计等。
这些设计方法大大提高了天线的工作性能和可靠性。
四、天线的性能分析天线的性能分析是对天线的工作性能进行评估和优化的过程。
通过对天线的参数和特性进行测试和分析，可以了解天线的工作状况和性能指标，为天线的改进和优化提供依据。
常用的天线性能分析方法包括天线参数测量、天线阻抗匹配、波束宽度测量等。
五、天线的应用天线在无线通信、雷达、卫星通信、电视广播等领域中有着广泛的应用。
在无线通信系统中，天线是信息传输的关键设备，它的工作性能直接影响到通信系统的稳定性和可靠性。
在雷达系统中，天线是用来发射和接收雷达信号，它的性能直接影响到雷达的探测性能和分辨率。
在卫星通信系统中，天线是用来与卫星间进行通信，它的性能直接影响到卫星通信的质量和覆盖范围。
在电视广播系统中，天线是用来接收广播信号的，它的性能直接影响到电视节目的清晰度和稳定性。
总结：物理天线是无线通信和雷达系统中不可或缺的重要组成部分。
常用线天线分类
常用线天线分类常用线天线分类有很多，下面给大家介绍几种：根据天线的构造特点，可以将其分为，常规型天线，接收电路、发射电路和匹配电路等。
常规天线主要由全金属半波振子天线、全塑料体声喇叭和馈源等构成，具有良好的方向性，尺寸小巧，易与微波集成电路相匹配，价格便宜等优点。
（ 1）半波振子天线半波振子天线是由全金属片组成的固定形状的天线，半波振子天线具有很高的功率增益，其最高工作频率范围为40～120千赫。
对于中短波段的半波振子天线，应使用匹配线圈进行馈电和匹配。
半波振子天线所用的金属材料有纯铝、铝合金、铍铜等。
通常它们的高频特性不如铜和石墨，但能够提供比铝、铍铜更高的功率。
半波振子天线一般采用螺旋线或双圆弧面形式。
一般说来，当馈电电缆与天线间距离d的变化超过约15％时，应当考虑半波振子天线的设计。
在整个波长区内，半波振子天线具有优良的方向性，而且其高频性能较好。
（ 2）宽频带低噪声放大器对于任何天线，为了改善天线性能，必须考虑到有效带宽的选择问题。
实际上，我们是在寻找放大器增益的上限。
在我们所要求的带宽以外的部分，将产生副作用。
宽频带低噪声放大器就是为了解决这个问题而研制的。
宽频带低噪声放大器由频率选择器、电压放大器、控制电路和偏置电路组成。
频率选择器包括单元，它把接收机输出信号频率按一定函数关系调谐到给定的带宽以上，从而保证接收机输出信号在整个带宽内有一定的信噪比。
这些原则性的考虑，使得宽频带低噪声放大器在实际应用中获得广泛的成功。
（ 3）功率放大器电视广播中的天线是将视频载波信号功率放大后，由扬声器辐射出去。
这就要求天线本身的输入阻抗很高，因此不需要前置放大器。
天线的输出阻抗取决于天线的频率，因此还需要考虑相位校正电路。
天线输入信号经功率放大器放大后，往往会产生非常严重的交叉耦合干扰，这是普通的宽频带低噪声放大器无法克服的缺陷。
另外，天线的驻波比也影响着输出功率的大小。
几种天线比较
在无线传输系统中，天线的设计40HF120尤为重要，天线部分的好坏直接影响到通信质量的好坏，如果天线设计的不好则会使得收发都无法正常进行。
CC2420的生产商TI对符合2.4GHz频率上的ZigBee的天线设计给出了一些官方参考文档，其中提及了两种PCB板载天线的设计方案；另外采用定制的2.4GHz高增益天线也是一种方便可行的办法。
本书中同时采用了倒置F型PCB天线的设计及外接高增益天绒的设计两种方案，它们分别用于不同的节点上。
经过长时间实际开发和测试证明，这两种天线都工作稳定，完全符合应用。
以下就3种天线的设计方案做一些解释。
(1)倒置F型PCB天线这种类型的天线，实际测量到的最大增益可达+3.3dB，而整个天线在PCB板的设计时总共需要占用25.7mm×7.5mm的一块面积，并且PCB板的这部分不能布设其他器件，PCB天线的背面也不能铺地敷铜。
这种PCB天线的设计相对简单，但所占的面积较大，作为一类全向天线，它在XYZ坐标系的3个面上的增益差别不大。
倒置F型PCB天线的设计样式及设计参数如图9-11所示。
(2)小尺寸PCB天线TI官方提供的另外一种2,4GHz频率上的PCB天线设计实际上也是一种倒置F型板载内置天线。
它也同样需要在对PCB板的设计时专门为其预留一块空间，并且不能布设其他元件和铺地敷铜；也同样是一种全向天线。
而与第一种天线所不同的是：①其占用的PCB板面积更小，只需要15.2mm×5.7mm的面积即可。
②它在实现时，拐角较多，对于精度要求很高的高频通信领域，在设计上增加了一定的难度。
③尽管占用空间很小，但其增益可以达到更高，测量最大值可达+5.3dB。
这种天线的方案样式及设计参数如图9-12所示。
(3)外接高增益天线与以上两种内置的PCB板载天线不同，这种天线需要将天线外置，即在节点电路板上布设一个5芯天线插座，四周4个芯同时接地，提高了抗干扰能力，中间一个引脚与500hm匹醌阻抗的接入点直接相连。
天线和微波技术中的天线类型介绍
天线和微波技术中的天线类型介绍天线是通信领域中广泛使用的一种设备，用于收发无线电波信号。
在微波技术中，天线的类型多种多样，每一种天线都有其独特的优点和适用场景。
本文将介绍几种常见的天线类型，在简要介绍其原理和特点的同时，还将探讨其在不同的应用领域中的应用。
一、偶极天线偶极天线是最基本和最常用的天线类型之一。
其结构简单，通常由一对互相对称的导体构成。
偶极天线主要用于接收和发射无线电波，其工作频率范围广泛，从几千赫兹到数百吉赫兹不等。
偶极天线的优点是易于制造，而且天线本身不需要进行特殊的解耦设计。
这使得它成为了无线通信和广播领域的理想选择。
二、方向性天线方向性天线是一种具有明确辐射方向的天线类型。
它主要通过限制天线在特定方向上的辐射能量，以便更好地集中信号。
方向性天线常用于无线通信系统中，用于增加信号传输的距离和强度。
基于不同的设计原理，方向性天线可以分为常见的两种类型：定向天线和定向性天线。
定向天线通过定向辐射辐射能量，以便将信号集中在特定区域内。
而定向性天线则可以通过电子调谐和信号处理技术，自动跟踪信号源的方向。
三、扩束天线扩束天线是一种通过集中信号辐射以提高天线增益的天线类型。
它主要通过在发射和接收器之间添加反射器和透镜等装置来实现辐束。
扩束天线的应用非常广泛，例如在雷达系统中用于提高目标探测和跟踪的准确性，或者在卫星通信系统中用于增加信号传输的距离和质量。
四、天线阵列天线阵列是由多个天线单元组成的天线系统。
它通过联合操作单个天线单元，以实现更大的增益、更高的信噪比和更好的指向性。
天线阵列的设计复杂度相对较高，但是其在无线通信、雷达、卫星通信和航空导航等领域中的应用价值巨大。
五、微带天线微带天线是一种以微带线和介质基片作为支撑结构的天线。
其结构紧凑、制造成本低廉，被广泛应用于卫星通信、无线电频段标签系统和手机通信等领域。
微带天线具有宽带性能、较好的辐射特性和方便的制造工艺，是当今天线设计的热点研究领域之一。
三种中波天线的使用与性能比较
三种中波天线的使用与性能比较庄涛卢光辉冀晓鸽摘要：中波发射天线作为广播信号发射的重要载体,给我国广播事业的发展做出了巨大的贡献，随着新型数字固态中波广播发射机的全面普及，与之配套的新型天线也在逐步问世，中波天线的小型化解决了土地资源紧张、建设费用巨大、日常维护费用高、电磁波污染、高架塔体易遭雷击及塔体自身安全等诸多问题。
本文结合我台实际情况，对三种中波天线的结构特点、电气性能、使用条件进行了详细的介绍与论证。
关键词：中波天线结构特点电气性能优劣论证近几年，我台在原有一座120米桅杆式拉线天线的基础上，新增120米自立天线、33米锥面顶负荷小天线各一座，两座天线投入使用都超过一年以上，发射效果良好，性能稳定，现就三种天线（参看三种天线实物照片）的使用情况和性能、特点作一比较。
（桅杆式天线）（自立塔天线）（锥面顶负荷小天线）一、天线的结构特点与使用条件1、桅杆式中波天线这种天线为传统的中波天线，根据使用频率其高度一般在60 ～ 150m 左右。
边宽为0.5～1.5 m，主体由若干节的正三角椎体组成，120米桅杆式天线上下共有9根拉线，每三根与另外三根的夹角为120°，底部是桶形高频瓷质绝缘体，在保证能承受上百吨的压力外，绝缘体每厘米还要能承受1KV以上的电压，为保证辐射效果、提高辐射效率，必须以天线塔体为中心铺设直径约0.3～0.5 λ的辐射状地网，如果要达到理想的天线效率，这种天线需占地70～150亩，由于这种天线受传统设计理念所限，再加上宽松的土地政策，结构相对简单，线性好，容易与输入网络匹配等优点，自上世纪六七十年代至今，大部分中波台站都在使用这种天线，但是，随着时代的发展，这种天线与土地资源的紧缺矛盾日益凸显。
在摈弃传统天线占地面积大，打破传统天线设计理论束缚的基础上，人们采用新的设计理念，在不断实践的基础上，相继研制并开发了几种新型中波天线。
2、自立式中波天线120米自立天线，底部为边宽十米的的等边三角形，天线主体仿电视发射塔结构，底部采用钢筋混凝土做基础，三个塔基分别安装三个高绝缘承重瓷质底座，与镀锌钢件有机结合。
几种短波天线的比较
几种短波天线的比较(ZT)这里我们是常见的几款短波天线，如国产的10米波段1/2波长垂直天线，曰本钻石公司的HV-4，自制的加感天线，自制的DP天线。
当然，还很多的其他的天线类型。
这次只是对这几款用过的做一个比较，讲一讲个人的一些体会，希望能大家有所帮助。
还是会再继续寻找，试图找出更符合个人需要，容易制作和携带的野营天线。
1. 国产的10米波段1/2波长垂直天线：这种天线好处很多，增益高，发射仰角低，受环境影响小，无须调整，架设高度低，可以直接放在地上。
缺点是单波段天线，一个波段得要一根。
另外每节1米左右，携带不算很麻烦也不算容易。
2. 曰本钻石公司的HV-4：这是一款车天线，是适合放在车顶使用的，曾经用吸盘吸在普桑顶上，在行驶的汽车上用15米波段联络曰本电台效果非常好。
但是不把它安装在车上，它就无法正常工作，即使加上了模拟地线，谐振点也全部偏低，21MHz波段的谐振点到了18MHz。
所以其实是不适合野营使用的。
3. 自制的加感天线：振子是1.5米长的拉杆天线，收起来的时候很短。
加感线圈在底部，另外还需要地线配合。
由于当年调试的时候是把天线斜挑出阳台，地线自然下垂的形态。
所以今天曾经试图把天线振子竖起来，地线拉水平，或斜向下45度，就都无法谐振。
只有摆成当年调试的样子，才能谐振。
回想以前玩野外操作的时候，这类天线的加感线圈都是做很多抽头出来，到地方再重新找抽头位置。
看来这天线也必须这样做才成，它太受环境的影响。
这种天线携带还算容易，不过振子短，有效辐射长度短，效率不会很高。
但是也不算太差。
阻抗匹配概念阻抗匹配（Impedance matching）是微波电子学里的一部分，主要用于传输线上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。
大体上，阻抗匹配有两种，一种是透过改变阻抗力（lumped-circuit matching），另一种则是调整传输线的波长（transmission line matching）。
几种常见的天线
八木天线的方图：
图6-4-7 8元引向天线的方向图
八木天线的优点及应用：
配上仰角和方位旋转控制装置，可较为灵活的与各个方向上的电台联络。可被用于无人机的地面遥控天线。
有着很好的方向性，被广泛的用于微波通信、雷达、电视等无线电系统中。
对数周期天线
特点：
它是一种宽带天线
工作原理：
从短振子端馈电
用途：
喇叭天线
结构：
矩形波导终端逐渐张开，即可形成喇叭天线。
特点：
可以得到较尖锐的主瓣，并且旁瓣可以做的很小。 频率特性较好，适用频段较高。
用途：
独立使用时，常用作测量校准用天线或者探底雷达天线
也可以作为抛物面天线的馈源使用
引向天线（八木天线）
上个世纪二十年代，日本东北大学的八木秀次和宇田太郎两人发明了这种天线，被称为“八木宇田天线”，简称“八木天线”。
简介：
结构：
天线构成如图所示：
1、与馈线相连的称为有源振子或主振子
2、比有源振子略长的称为反射器
3、比有源振子略短的称为引向器
馈线
有源振子 （辐射器）
无源振子 （反射器）
对称振子由两段同样粗细，长度各为l的直导体组成
对称振子天线
两导体内端接馈线，两导体内端间距 ，可忽略不计。 最主要的区别在于：对称振子的长度并非远小于波长 振子上各点的电流不再相等 振子上各点至远场的距离不能认为是相等的
对称振子天线与基本电振子的区别
折合振子天线 结构： 优点： 可以看成是由半波长短路线折叠而成，折叠后的上下两导体的间距远小于波长 1、输入电阻大 2、工作频带要宽与普通的半波振子天线
无源振子 （引向器）
1
工作原理：
2
天线 结构 分类
天线结构分类天线是一种用于接收和发送无线信号的装置，广泛应用于通信、广播、雷达等领域。
根据其结构和工作原理的不同，天线可以分为多种类型。
本文将从天线结构的角度介绍几种常见的天线分类。
一、按天线结构分类1. 线性天线线性天线是最常见的一种天线，其结构通常由一根导体构成，如直线天线、折线天线等。
直线天线是最简单的一种天线，常见的有偶极子天线、单极子天线等。
折线天线则是由多段导体组成，可以增加天线的长度和增益。
2. 环形天线环形天线是由一个或多个环形导体构成的天线，如圆环天线、螺旋天线等。
环形天线具有较宽的工作频带和较好的方向性，广泛应用于通信和雷达系统中。
3. 阵列天线阵列天线是由多个天线元件组成的天线系统，可以通过控制每个天线元件的相位和振幅来实现波束的形成和指向性的控制。
阵列天线具有高增益、高方向性和抗干扰能力强的特点，被广泛应用于通信、雷达和卫星通信等领域。
4. 反射天线反射天线是通过反射器将无线信号聚焦到天线元件上的一种天线结构，常见的有抛物面天线、半波子天线等。
反射天线具有较高的增益和较好的方向性，被广泛应用于卫星通信和雷达系统中。
5. 型宽天线型宽天线是一种具有较宽工作频带的天线，常见的有短偶极子天线、螺旋天线等。
型宽天线具有较好的频率响应和宽带性能，在通信和雷达系统中得到广泛应用。
二、不同结构天线的特点和应用1. 线性天线通常具有较简单的结构和较低的成本，适用于短距离通信和移动通信系统中。
偶极子天线常用于无线电通信、电视和移动通信系统。
2. 环形天线由于其较宽的工作频带和较好的方向性，适用于多频段通信和雷达系统中。
圆环天线常用于电子对抗和无线电测向系统。
3. 阵列天线由于其高增益和抗干扰能力强的特点，适用于远距离通信和雷达系统中。
阵列天线常用于卫星通信、雷达和无线电测向系统。
4. 反射天线由于其较高的增益和较好的方向性，适用于卫星通信和雷达系统中。
抛物面天线常用于卫星通信和微波通信系统。
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天线是卫星通信系统的重要组成部分，是地球站射频信号的输入和输出通道，天线系统性能的优劣影响整个通信系统的性能。
地球站与卫星之间的距离遥远，为保证信号的有效传输，大多数地球站采用反射面型天线。
反射面型天线的特点是方向性好，增益高，便于电波的远距离传输。
反射面的分类方法很多，按反射面的数量可分为双反射面天线和单反射面天线；按馈电方式分为正馈天线和偏馈天线；按频段可分为单频段天线和多频段天线；按反射面的形状分为平板天线和抛物面天线等。
下文对一些常用的天线作简单介绍。
1．抛物面天线
抛物面天线是一种单反射面型天线，利用轴对称的旋转抛物面作为主反射面，将馈源置于抛物面的焦点F上，馈源通常采用喇叭天线或喇叭天线阵列，如图1所示。
发射时信号从馈源向抛物面辐射，经抛物面反射后向空中辐射。
由于馈源位于抛物面的焦点上，电波经抛物面反射后，沿抛物面法向平行辐射。
接收时，经反射面反射后，电波汇聚到馈源，馈源可接收到最大信号能量。
图1 抛物面天线
抛物面天线的优点是结构简单，较双反射面天线便于装配。
缺点是天线噪声温度较高；由于采用前馈，会对信号造成一定的遮挡；使用大功率功放时，功放重量带来的结构不稳定性必须被考虑。
2．卡塞格伦天线
卡塞格伦天线是一种双反射面天线，它由两个发射面和一个馈源组成，如图2所示。
主反射面是一个旋转抛物面，副反射面为旋转双曲面，馈源置于旋转双曲面的实焦点F1上，抛物面的焦点与旋转双曲面的焦点重合，即都位于F2点。
从从馈源辐射出来的电磁波被副反射面反射向主反射面，在主反射面上再次被反射。
由于主反射面的焦点与副反射面的焦点重合，经主副反射面的两次反射后，电波平行于抛物面法向方向定向辐射。
对经典的卡塞格伦天线来说，副反射面的存在遮挡了一部分能量，使得天线的效率降低，能量分布不均匀，必须进行修正。
修正型卡塞格伦天线通过天线面修正后，天线效率可提高到0.7—0.75，而且能量分布均匀。
目前，大多数地球站采用的都是修正型卡塞格伦天线。
卡塞格伦天线的优点是天线的效率高，噪声温度低，馈源和低噪声放大器可以安装在天线后方的射频箱里，这样可以减小馈线损耗带来的不利影响。
缺点是副反射面极其支干会造成一定的遮挡。
图2 卡塞格伦天线
3．格里高利天线
格里高利天线也是一种双反射面天线，也由主反射面、副反射面及馈源组成，如图3所示。
与卡塞格伦天线不同的是，它的副反射面是一个椭球面。
馈源置于椭球面的一个焦点F1上，椭球面的另一个焦点F2与主反射面的焦点重合。
格里高利天线的许多特性都与卡塞格伦天线相似，不同的是椭球面的焦点是一个实焦点，所有波束都汇聚于这一点。
图3格里高利天线
4．环焦天线
对卫星通信天线的总要求是在宽频带内有较低的旁瓣、较高的口面效率及较高的G/T值，当天线的口面较小时，使用环焦天线能较好地同时满足这些要求。
因此，环焦天线特别适用于VSAT地球站。
环焦天线由主反射面、副反射面和馈源喇叭三部分组成，结构如图4所示。
主反射面为部分旋转抛物面，副反射面由椭圆弧CB绕主反射面轴线OC旋转一周构成，馈源喇叭位于旋转椭球面的一个焦点M上。
由馈源辐射的电波经副反射面反射后汇聚于椭球面的另一焦点M’，M’是抛物面OD
的焦点，因此，经主反射面反射后的电波平行射出。
由于天线是绕机械轴的旋转体，因此焦点M’构成一个垂直于天线轴的圆环，故称此天线为环焦天线。
环焦天线的设计可消除副反射面对对电波的阻挡，也可基本消除副反射面对馈源喇叭的回射，馈源喇叭和副反射面可设计得很近，这样有利于在宽频带内降低天线的旁瓣和驻波比，提高天线效率。
缺点是主反射面地利用率低，如图4所示，AA’间的区域没有作用。
图4环焦天线
5．偏馈型天线
无论是抛物面天线，还是卡塞格伦天线，都有一个缺点，总有一部分电波能量被副反射面阻挡，造成天线增益下降，旁瓣增益增高。
可以使用天线偏馈技术解决这个问题。
所谓偏馈天线，就是将馈源和副反射面移出天线主反射面的辐射区，这样就不会遮挡主波束，从而提高天线效率，降低旁
瓣电平。
偏馈型天线广泛应用于口径较小的地球站。
这类天线的几何结构比轴对称天线的结构要复杂得多，特别是双反射面偏馈型天线，其馈源、焦距的调整要复杂得多。
图5偏馈天线
6．双频段天线
如果使用频率选择表面（FSS）作副反射面，就可以构成双频段天线。
FSS是一种空间滤波器，通过在空间放置周期性的金属贴片或金属缝隙构成，它在某些频率可让电磁波无衰减的通过，而在另外一些频率将电磁波完全反射。
其结构及电磁特性如图6所示，在频率f1电磁波被完全反射，在频率f2电磁波完全通过。
如果我们使用这样的FSS作副反射面，并使馈源1工作在f1，馈源2工作在f2，则两个馈源可无干扰地工作在同一副天线上，如图7所示。
利用相同地原理，可制成多频段天线，这种技术已在卫星上得到应用。
这种天线地优点是可有效利用反射面，降低天线重量。
图6 FSS的结构及电磁特性
图7双频段天线。