天线原理与设计33 环形天线
天线原理与设计3.3 环形天线
RrN
20N 2 (k 2S)2
320π2N 2
S2
4
(3-3-7)
对于多匝环的损耗电阻，紧挨着的环的邻近效应引起的 附加损耗电阻可能大于趋肤效应引起的损耗电阻，N匝环总
RlN
Nb a
RS
Rp R0
1
(3-3-8)
【例3-3-2】 设小环天线的半径为λ/25，导线半径为 10-4λ，匝间距为4×10-4λ，天线导线是铜制的，电导率为 5.7×107(S/m)。试求工作在f=100 MHz的单匝和8匝小圆环 天线的辐射效率(已知Rp/R0=0.38)
Rr
Rr
0
2
(3-3-9)
图 2-3-2 磁棒天线
Rl 8
8
Rl
Rp R0
1
8 1.053 (0.38
1)
11.62
Ω
单匝环的辐射效率为
A
0.788 0.788 1.053
42.8%
8匝环的辐射效率为
A8
50.43 50.43 11.62
81.3%
提高小环天线效率的另一种方法是在环线内插入高磁导 率铁氧体磁芯，以增加磁场强度，从而提高辐射电阻，这种 形式的天线称为磁棒天线，如图3-3-2所示。磁棒天线的 辐射电阻Rr′
Rr
20(k 2S)2
320π4
S2
4
(3-3-3)
图 3-3-1 环形天线坐标
当电尺寸很小时，小环天线实际上相当于一个带有少量 辐射的电感器，它的辐射电阻很小，其值通常小于导线的损 耗电阻Rl，因而天线辐射效率很低，其效率由下式计算:
天线原理与设计
天线原理与设计天线是无线通信系统中的重要组成部分，它的设计和原理对于无线通信系统的性能和覆盖范围起着至关重要的作用。
本文将对天线的原理和设计进行详细的介绍，希望能够帮助读者更好地理解和应用天线技术。
首先，天线的原理是基于电磁波的辐射和接收。
在无线通信系统中，发射天线将射频信号转换成电磁波进行传输，而接收天线则将接收到的电磁波转换成射频信号进行解调。
因此，天线的设计需要考虑到频段、增益、方向性、极化等因素，以实现最佳的通信性能。
其次，天线的设计需要根据具体的应用场景和需求来进行。
不同的应用场景需要不同类型的天线，比如室内分布式系统需要采用室内覆盖天线，而室外覆盖系统则需要采用室外定向天线。
此外，天线的设计还需要考虑到信号的覆盖范围、干扰抑制、多径效应等因素，以确保通信系统的稳定性和可靠性。
在天线设计中，还需要考虑到天线的匹配和阻抗匹配问题。
天线的输入阻抗与信号源或接收机的输出阻抗需要匹配，以确保最大的信号传输效率。
因此，天线设计中需要考虑到天线的阻抗特性和匹配网络的设计，以实现最佳的匹配效果。
此外，天线的材料和结构也对其性能产生重要影响。
天线的材料选择和结构设计需要考虑到频段、环境适应性、制造成本等因素，以实现最佳的性能和成本效益。
综上所述，天线的原理和设计涉及到电磁波辐射和接收、应用场景和需求、匹配和阻抗匹配、材料和结构等多个方面。
在实际应用中，需要综合考虑这些因素，进行合理的天线设计，以实现最佳的通信性能和覆盖范围。
希望本文能够对天线的原理和设计有所帮助，也希望读者能够在实际应用中充分理解和应用天线技术，为无线通信系统的性能和覆盖范围提供有效的支持。
天线原理与设计
天线原理与设计天线是无线通信系统中的重要组成部分，它的设计和原理对于无线通信的性能和覆盖范围起着至关重要的作用。
本文将介绍天线的基本原理和设计方法，帮助读者更好地理解和应用天线技术。
首先，天线的基本原理是什么呢？天线是将电磁波转换为电信号或者将电信号转换为电磁波的装置。
在接收模式下，天线接收到的电磁波会转换成电信号，而在发送模式下，电信号会被天线转换成电磁波进行传输。
因此，天线的设计需要考虑到频率范围、辐射效率、方向性等因素，以确保其在特定的应用场景下能够实现高效的信号传输。
其次，天线的设计方法有哪些呢？天线的设计需要根据具体的应用需求来确定。
一般来说，天线的设计包括结构设计、材料选择、匹配网络设计等方面。
在结构设计方面，需要考虑天线的形状、尺寸、辐射器的布局等因素，以确保天线能够实现所需的辐射特性。
在材料选择方面，需要选择合适的材料来制作天线，以确保天线具有足够的机械强度和耐候性。
在匹配网络设计方面，需要设计合适的匹配网络来确保天线与传输线的匹配，以提高天线的辐射效率。
最后，天线的设计需要注意哪些问题呢？在天线设计过程中，需要注意考虑以下几个问题。
首先，需要考虑天线的频率范围，以确保天线能够在所需的频段内正常工作。
其次，需要考虑天线的辐射效率，以确保天线能够实现高效的信号传输。
此外，还需要考虑天线的方向性，以确保天线能够实现所需的辐射方向。
最后，还需要考虑天线的机械强度和耐候性，以确保天线能够在各种环境条件下正常工作。
综上所述，天线是无线通信系统中的重要组成部分，其设计和原理对于无线通信的性能和覆盖范围起着至关重要的作用。
天线的设计需要考虑频率范围、辐射效率、方向性等因素，以确保其能够在特定的应用场景下实现高效的信号传输。
希望本文能够帮助读者更好地理解和应用天线技术。
螺旋式天线设计原理及其优化方法
螺旋式天线设计原理及其优化方法螺旋式天线是一种常用于射频通信和雷达系统中的天线结构。
它以其良好的辐射特性和宽频带特性而闻名。
本文将介绍螺旋式天线的设计原理以及一些优化方法，以帮助读者更好地了解和应用该天线设计。
螺旋式天线的设计原理主要涉及以下几个方面：天线结构、辐射特性和宽频带特性。
首先，螺旋式天线的结构通常由螺旋线、接地板和驻波器组成。
螺旋线是以中心点为起点，沿着环形轨迹向外旋转的导体线圈。
接地板是用于支撑和固定螺旋线的平面结构，它通常与螺旋线之间有一定距离。
驻波器是用于匹配天线与射频信号源之间阻抗的装置。
其次，螺旋式天线具有良好的辐射特性。
它的辐射是通过螺旋线的旋转结构实现的，螺旋线会产生扭曲和旋转的电磁场。
这种结构使得螺旋式天线在辐射方向上具有较高的增益和较低的辐射波束宽度。
此外，螺旋线的旋转结构还赋予了螺旋式天线天线的极化特性，在设计过程中可以通过调整螺旋线的参数来实现水平、垂直或圆极化。
最后，螺旋式天线具有宽频带特性。
这是由于螺旋线的旋转结构导致了天线具有多个谐振频率。
当射频信号的频率变化时，螺旋式天线可以在不同的谐振频率下工作，从而实现较宽的工作频带。
这使得螺旋式天线成为适用于宽带通信和雷达系统的理想选择。
在螺旋式天线的优化方法中，主要包括螺旋线的尺寸、匹配网络和接地板的优化。
首先，优化螺旋线的尺寸可以改善天线的辐射特性。
通常，螺旋线的直径、圈数和间距是关键参数。
通过调整这些参数，可以实现更高的增益、更窄的波束宽度和更宽的工作频带。
其次，优化匹配网络可以提高天线与射频信号源之间的匹配性能。
匹配网络通常由扼流圈和电容器组成，以调整天线的输入阻抗。
通过调整匹配网络的参数，可以实现更低的驻波比和更高的功率传输效率。
最后，优化接地板的结构可以影响天线的辐射效果。
接地板的尺寸、形状和材料都会对螺旋式天线的辐射特性产生影响。
因此，选择合适的接地板结构是螺旋式天线设计中一个重要的优化方面。
总体而言，螺旋式天线是一种高性能的天线结构，具有良好的辐射特性和宽频带特性。
天线基本原理及常用天线介绍ppt课件
3、天线的工作频率范围(带宽)
无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的 频率范围内工作的，通常，工作在中心频率时天线所能 输送的功率最大，偏离中心频率时它所输送的功率都将 减小，据此可定义天线的频率带宽。
有几种不同的定义： 一种是指天线增益下降三分贝时的频带宽度； 一种是指在规定的驻波比下天线的工作频带宽度。
.
806~960MHz的超宽频天线
现在的一副天线相当于原来的三副天线， 并且具备电调功能，既提高. 了产品性能，又在很大程度上降低了天线的生产成本
3G（1710～2170MHz）频段的超宽频天线
现在的一副天线相当于原来的三副天线， 并且具备电调功能，既提高了. 产品性能，又在很大程度上降低了天线的生产成本
峰值 - 3dB点
Peak - 3dB
10dB 波束宽度 - 10dB点
120° (eg)
峰值
- 10dB点
Peak - 10dB
15° (eg)
Peak
32° (eg)
Peak
Peak - 3dB
俯仰面即. 垂直面方向图
Peak - 10dB
方向图旁瓣显示
上旁瓣抑制 下旁瓣抑制
.
8、方向图在移动组网中的应用
方向图可用来说明天线在空间各个方向上所具有的 发射或接收电磁波的能力。
.
天线的主要技术指标
天线匹配指标
驻波比 隔离度
天线辐射特性指标
与国际接轨的 天性辐射特性
增益
主瓣波束宽度
第一副瓣抑制
前后比
交叉极化比
轴向 ±30
波束效率
3dB 10dB
杂散因子
3dB 10dB
.
≤1.4
天线设计原理
天线设计原理
天线是无线通信系统中至关重要的组成部分，它的设计原理直接影响着通信系统的性能和稳定性。
本文将介绍天线设计的基本原理，包括天线的基本结构、工作原理和设计要点。
首先，天线的基本结构包括辐射器和馈电系统。
辐射器是天线的主体部分，它负责将电磁波转换为空间电磁波，并与外界空间进行能量交换。
馈电系统则是将无线电频率的能量传送到辐射器上，使其产生电磁波。
辐射器的形状和尺寸、馈电系统的设计方式都直接影响着天线的性能。
其次，天线的工作原理是基于电磁场的辐射和接收。
当天线被接收到电磁波时，其中的电磁场激发辐射器产生感应电流，从而产生感应电磁场。
这个过程是天线接收信号的基本原理。
而当天线被激发电流时，辐射器产生电磁场，从而将电磁波辐射到外界空间，这个过程是天线辐射信号的基本原理。
最后，天线的设计要点包括频率选择、辐射模式和阻抗匹配。
频率选择是指天线要适应的工作频段，不同的频段对天线的设计有不同的要求。
辐射模式是指天线在空间中的辐射特性，包括辐射方
向、辐射功率分布等。
阻抗匹配是指天线的输入阻抗要与馈电系统的输出阻抗匹配，以确保能量传输的有效性。
综上所述，天线的设计原理涉及到天线的结构、工作原理和设计要点。
了解这些原理对于设计和优化天线至关重要，只有深入理解天线的工作原理，才能设计出性能优良的天线产品，满足不同应用场景的需求。
希望本文能够帮助读者更好地理解天线设计的基本原理，并在实际应用中发挥更大的作用。
环形天线设计
特性参数
表中参数如无特别声明，均在以下条件测得 4.75V≤VDD≤5.5V，VPC=0.35V， TA=25℃，fREFOSC=12.1875MHz，STBY＝VDD。 符号 电源 IQ ION IOFF 待机电流 VSTBY<0.5V, VASK<0.5V 或 VASK>VDD-0.5V 315MHz，见说明 4 433MHz，见说明 4 315MHz 433MHz 315MHz，33%占空比 433MHz，33%占空比 0.04 6 8 4 6 4.7 6.7 10.5 12 6 8.5 μA mA mA mA mA mA mA 参数 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位
MICRF102 应用说明
1.0 概述 MICRF102 是 Micrel 公司 QwikRatioTM 系列发射器（Transmitter）的成员之一，工作在 300~470MHz ISM 频段，适用于各种无线遥控/数传领域。它是一款真正的单片“数据入， 天线出”发射器，天线调谐在芯片内部完成，无需手工调节；发射功率自动控制；高度集成， 外围元件极少，应用非常简单；稳定性好，性价比优异。 MICRF102 支持幅移键控（ASK）/键控通断（OOK）调制方式，可与各种超再生和超 外差接收器配合使用。数据传输速率可达 20kbps。MICRF102 与 QwikRatioTM 系列接收器配 合使用，能在实现可靠链接的同时，大大的缩短产品研发周期和降低系统成本。 特征 完整的单片 UHF 发射器 300MHz~440MHz ISM 频段 数据速率可达 20kbps 自动天线调谐， 无需手工调节 外围元件极少 待机电流极小，小于 0.04μA FCC 认证，安全可靠 应用 遥控门锁（RKE/GDO） 家电遥控 汽车防盗 家居安防系统 无线数据链接 无线传感 玩具
环焦天线原理
环焦天线原理什么是环焦天线？环焦天线是一种用于无线通信的天线结构。
它的特点是具有较高的增益和较窄的波束宽度，能够实现远距离的信号传输。
环焦天线的设计原理是利用环形结构的几何形状和电场分布特性来实现对信号的聚焦和辐射。
环焦天线的几何形状常见的有环形、圆柱形或球形。
在环形结构中，通常会有一个或多个环形发射单元或接收单元。
这些单元根据一定的规则进行排列，形成一个整体的环形结构。
根据天线的工作频率和波束要求，可以设计出不同尺寸和形状的环焦天线。
在环焦天线中，电场的分布也是非常重要的。
通过合理的电场分布设计，可以实现对信号的聚焦和辐射。
一般来说，环焦天线的电场分布应该是对称的，这样可以使得辐射的波束更加集中。
在环形结构中，电场的分布会受到环形单元间的相互作用影响，因此需要进行精确的电场分布计算和优化设计。
环焦天线的工作原理主要可以分为两个方面：聚焦和辐射。
聚焦是指将信号从环焦天线的发射端聚集到一个相对小的区域内。
这样可以提高信号的集中度和传输距离。
辐射是指将聚焦后的信号从天线的接收端辐射出去，使得信号能够被接收端接收到。
通过聚焦和辐射的过程，环焦天线可以实现高效的信号传输和接收。
在实际应用中，环焦天线被广泛应用于无线通信系统中。
例如，在卫星通信系统中，环焦天线可以实现对地面站的信号接收和发射。
在雷达系统中，环焦天线可以用于目标探测和跟踪。
在移动通信系统中，环焦天线可以实现对基站和移动设备之间的信号传输。
环焦天线是一种利用环形结构和电场分布特性实现信号聚焦和辐射的天线。
通过合理的设计和优化，可以实现高效的信号传输和接收。
在无线通信系统中，环焦天线具有重要的应用价值和意义。
希望通过对环焦天线原理的讨论，能够增加大家对无线通信技术的了解和认识。
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8 1.053 (0.38
1)
11.62Ωຫໍສະໝຸດ 单匝环的辐射效率为A
0.788 0.788 1.053
42.8%
8匝环的辐射效率为
A8
50.43 50.43 11.62
81.3%
提高小环天线效率的另一种方法是在环线内插入高磁导 率铁氧体磁芯，以增加磁场强度，从而提高辐射电阻，这种 形式的天线称为磁棒天线，如图3-3-2所示。磁棒天线的 辐射电阻Rr′
Rr
20(k 2S)2
320π4
S2
4
(3-3-3)
图 3-3-1 环形天线坐标
当电尺寸很小时，小环天线实际上相当于一个带有少量 辐射的电感器，它的辐射电阻很小，其值通常小于导线的损 耗电阻Rl，因而天线辐射效率很低，其效率由下式计算:
A
Rr Rr
Rl
(3-3-4)
通常假设小环的损耗电阻与长度为环周长的直导线的损
Rr
Rr
0
2
(3-3-9)
图 2-3-2 磁棒天线
解 单匝环的辐射电阻为
Rr
320π4
S2
4
320
π4
π 252
0.788 Ω
8匝环的辐射电阻为 Rr8=0.788×82=50.43 Ω
单匝环的损耗电阻为
Rl
b a
0 2
1 25 104
π 108 4π 10-7 5.7 107
1.053 Ω
8匝环的损耗电阻为
Rl 8
8
Rl
Rp R0
1
RrN
20N 2 (k 2S)2
320π2N 2
S2
4
(3-3-7)
对于多匝环的损耗电阻，紧挨着的环的邻近效应引起的 附加损耗电阻可能大于趋肤效应引起的损耗电阻，N匝环总
RlN
Nb a
RS
Rp R0
1
(3-3-8)
【例3-3-2】 设小环天线的半径为λ/25，导线半径为 10-4λ，匝间距为4×10-4λ，天线导线是铜制的，电导率为 5.7×107(S/m)。试求工作在f=100 MHz的单匝和8匝小圆环 天线的辐射效率(已知Rp/R0=0.38)
耗电阻相同。设环线的电导率为σ，导线半径为a，环半径为
b
Rl
b a
RS
(3-3-5)
如上所述，小环天线辐射电阻小，效率低，因而在无线 电通信中很少用它作发射天线，在一些通信应用中，常用它 作接收天线，因为在接收情况下，天线效率没有信噪比那 样重要。小环天线的方向系数D=1.5
A e
2
4π
D
A
3 8π
3.3 环形天线
由第1章的分析可知，如图3-3-1所示的小环天线(Small Loop Antenna)的辐射场为
E
120π2I r
S
2
sin
e jkr
H
E 120π
(3-3-1) (3-3-2)
其中，I为环线上的电流，由于环的直径很小，故可设环 的电流沿线均匀分布； S为环的面积。小环天线的辐射电阻
2
A
(3-3-6)
【例3-3-1】 设均匀电流的小环半径为λ/25，求环的几何
解 几何面积为
S
πb2
π
2
25
5.03 103 2
有效接收面积为
A e
2
4π
D A
3 8π
2
A
Ae S
0.1192A 5.03 1032
23.66A
为提高天线辐射电阻，多匝小环是一种非常可取而且很 实用的结构，小电偶极振子却没有这个优点。由于多匝小环 天线(简称多环天线)具有电尺寸小(其绕制导线总长度小于 λ/2，通常为λ/4左右)、 较隐蔽、 相对尺寸而言增益较高、 结构简单等优点，因而在背负或车载电台、 船舶中的高频电 台、 地震遥测系统中都有使用，适用的频率范围为2～300 MHz。N匝小环天线的辐射电阻为单匝值的N2