天线知识点.doc

本文由微网论坛天线基本知识点征集帖整理而得，微网地址：，本帖地址：/thread-19732-2-1.html。如果侵犯了您的权利请先百度hi我。1.Q：天线基本参数？A：a辐射方向图 b方向性D c增益G d极化 e输入阻抗f带宽 g其他rtf12. Q：天线有哪些基本辐射单元？A：基本电阵子、基本磁阵子、基本缝隙和惠更斯面元3. Q：什么是接收天线的有效接收面积A：有效接收面积表示其接收电磁波的能力，假定有一天线平面，它垂直于来波方向并且将截获的来波能量全部转变为输出功率送到接收机，则该天线平面的面积称为天线的有效接收面积或天线孔径。 *Q 什么叫天线的有效面积？A 有效面积定义为：在天线的极化与来波极化完全匹配以及负载与天线阻抗共轭匹配的状态下，天线在某方向上接收并传输至负载的功率与入射的均匀平面波功率密度之比。 接收天线所接收的功率可以看作是一个面积为Se的口径面所吸收的入射波的能流；而有效面积表示接收天线吸收相同极化的外来电磁波的能力，一般情况下有效面积与来波方向(,)有关，但是当接收天线最大指向与来波方向一致时，天线接收到的功率最大，对应的有效面积也为最大。实际上，当振子天线与来波极化匹配时，其最大指向就对准了来波方向，就可得到最大有效面积。对其它形式的接收天线，如喇叭天线等，要得到最大接收面积，除极化匹配条件外，还必须将其最大指向与来波方向对准。并非天线截获的所有功率都传输给接收机负载，即使在共轭匹配的最佳条件下，也仅有一半的截获功率传送至接收机负载，另一半则由天线散射和以热的形式损耗掉了Q 什么叫天线的散射有效面积Ss？A 接收天线散射功率与入射均匀平面波功率密度之比.Q 什么叫天线的热损耗有效面积Sr?A 接收 天线热损耗功率与入射均匀平面波功率密度之比。Q 什么叫天线的截获有效面积Sc?A 接收天线截获功率与入射均匀平面波功率密度之比。由上可知：Sc=Se+Ss+Sr* 4. Q:什么是主瓣宽度？A：它是描述主辐射区域的尖锐程度，通常它取方向图主瓣的两个半功率或-3dB点之间的角宽，在电场强度方向图中也就是两个最大场强的0.707倍的两点间的角宽度5. Q：电磁波产生的基本原理是什么？A：按照麦克斯韦电磁场理论，变化的电场在其周围空间要产生变化的磁场，而变化的磁场又要产生变化的电场。这样，变化的电场和变化的磁场之间相互依赖，相互激发，交替产生，并以一定速度由近及远地在空间传播出去。 周期性变化的磁场激发周期性变化的电场，周期性变化的电场激发周期性变化的磁场。 电磁波不同于机械波，它的传播不需要依赖任何弹性介质，它只靠“变化电场产生变化磁场，变化磁场产生变化电场”的机理来传播。 当电磁波频率较低时，主要籍由有形的导电体才能传递；当频率逐渐提高时，电磁波就会外溢到导体之外，不需要介质也能向外传递能量，这就是一种辐射。在低频的电振荡中，磁电之间的相互变化比较缓慢，其能量几乎全部反回原电路而没有能量辐射出去。然而，在高频率的电振荡中，磁电互变甚快，能量不可能反回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去。 根据以上的理论，每一段流过高频电流的导线都会有电磁辐射。有的导线用作传输，就不希望有太多的电磁辐射损耗能量；有的导线用作天线，就希望能尽可能地将能量转化为电磁波发射出去。于是就有了传输线和天线。无论是天线还是传输线，都是电磁波理论或麦克斯韦方程在不同情况下的应用。 对于传输线，这种导线的结构应该能传递电磁能量，而不会向外辐射；对于天线，这种导线的结构应该能尽可能将电磁能量传递出去。不同形状、尺寸的导线在发射和接收某一频率的无线电信号时，效率相差很多，因此要取得理想的通信效果，必须采用适当的天线才行！研究什么样结构的导线能够实现高效的发射和接收，也就形成了天线这门学问。 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。6. Q:无线通信中，天线的基本功能有哪些？A:在无线通信系统中，需要将来自发射机的导波能量转变为无线电波，或者将无线电波转换为导波能量，用来辐射和接收无线电波的装置称为天线。发射机所产生的已调制的高频电流能量（或导波能量）经馈线传输到发射天线，通过天线将转换为某种极化的电磁波能量，并向所需方向出去。到达接收点后，接收天线将来自空间特定方向的某种极化的电磁波能量又转换为已调制的高频电流能量，经馈线输送到接收机输入端。综上所述，天线应有以下功能： 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。 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。 天线应能发射或接收规定极化的电磁波，即天线有适当的极化。 天线应有足够的工作频带。这四点是天线最基本的功能，据此可定义若干参数作为设计和评价天线的依据。把天线和发射机或接收机连接起来的系统称为馈线系统。馈线的形式随频率的不同而分为又导线传输线、同轴线传输线、波导或微带线等。所以，所谓馈线，实际上就是传输线。7. Q：衡量天线方向性的电参数有哪些，如何定义？A：天线的方向性是衡量天线将能量向所需方向辐射的能力。 1.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。2.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）3.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）4.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。8. Q：如何理解传输线在天线设计中的作用？A：传输线是用以传输微波信息和能量的各种形式的传输系统的总称，它的作用是引导电磁波沿一定方向传输，因此又称为导波系统。其所引导的电磁波被称为导行波。传输线也是一种导体，但是与天线不同，不希望电磁波在这里传播时有辐射。所以，用金属做成的传输线的结构，是尽量不辐射能量。以最常的同轴线缆为例，中间一根导线，外面还有一圈环形导线，电磁波就在这样一个空间中传播，而不会辐射出去。最常用的是TEM波（横波）传输线，主要包括：双行平等线，同轴线，带状线，微带线等。9. Q:常用的天线形式有哪些？A:常用的天线一般按照频率可以分为 1、工作在1.5MHz以下的天线一般采用长鞭、拖曳天线、磁天线等天线形式 2、工作在1.5MHz到30MHz的天线形式，一般使用带有匹配网络的单极子、偶极子形式天线； 3、工作在30-3000MHz的天线大多采用加宽的对称振子、单极天线、对数周期、盘锥、圆锥等形式天线，微带天线也是一种日益使用广泛的天线形式 4、工作在3000MHz以上的天线大多采用印刷振子、喇叭、抛物面天线等形式10. Q：什么叫天线因子(AF)?A：天线因子是表示天线接收空间电磁波能力的一个参量，假设天线所处电场为E的空间，则天线输出端的电压U与天线因子的关系为： U=E/AF 天线因子与天线的增益有密切关系，通常用在场强测量当中。11. Q：什么是天线？【概述篇】A:：无线电设备中辐射或接收无线电波的装置。它是无线电通信装备、雷达、电子对抗设备和无线电导航设备的重要组成部分。天线通常由金属导线（杆）或金属面制成，前者称为线天线，后者称为面天线。用于辐射无线电波的天线称发射天线，它把发信机送来的交变电流能量转换为空间电磁波能量。用于接收无线电波的天线称接收天线，它把从空间获取的电磁波能量转换为交变电流能量送给收信机。通常一副天线既可作为发射天线，也可作为接收天线，配有双工器的天线可以收发同时共用。但有些天线只适宜作接收天线使用。描述天线电性能的主要电参数有：方向图、增益系数、输入阻抗、效率和频带宽度等。天线方向图是表示以天线为球心的任一球面（半径远大于波长）上电场强度空间分布的立体图形。通常用包含有最大辐射方向的两个相互垂直的平面方向图来表示。在某些特定方向能集中地辐射或接收电磁波的天线称定向天线，其方向图如图1所示,它能增加设备的作用距离，提高抗干扰能力。利用天线方向图某些特征可以完成诸如测向、导航和定向通信等任务。有时为了进一步提高天线的方向性，可以把若干个同一类型天线按一定规律排列起来构成天线阵。天线的增益系数是：若将该天线换成理想的无方向性天线时，在原天线的最大场强方向上，相同距离仍产生相同场强的条件下，输入到无方向性天线的功率与输入到实际天线的功率之比。目前大型微波面天线的增益系数可达106左右。天线的几何尺寸与工作波长之比愈大，方向性愈强，增益系数也就愈高。输入阻抗是指天线输入端所呈现的阻抗，一般包含有电阻和电抗两部分。其值影响着收、发信机与馈线匹配的情况。效率是：天线辐射功率与其输入功率之比。它表示天线完成能量转换作用的有效程度。频带宽度是指天线主要性能指标满足规定要求时的工作频率范围。一副无源天线用于发射或接收时上述电参数均相同，这是天线的互易性。军用天线还要有轻便灵活、便于架设撤收、隐蔽性好、抗毁能力强等特殊要求。 天线的形状很多，可按用途、频率、结构形式分类。长、中波段常使用 T形、倒 L形、伞形天线等；短波段常用的有双极、笼形、菱形、对数周期、鱼骨形天线等；超短波段常用的有引向天线(八木天线)、螺旋天线、角形反射器天线等；微波天线常使用面天线，如喇叭天线、抛物反射面天线等；移动电台常使用水平平面为无方向性的天线，如鞭形天线等。上述天线的形状,如图2所示。结合有源器件的天线称为有源天线，它可提高增益和实现小型化，现仅限于作接收天线。自适应天线是由天线阵和自适应处理器组成的系统，它按自适应方式处理各阵单元的输出,使干扰信号输出最小,有用信号输出最大，以提高通信、雷达等设备的抗干扰能力。还有微带天线，是由贴在介质基片一面上的金属辐射元及另一面上的金属接地板构成的，可与飞行器表面同形，具有体积小、重量轻的特点，适用于快速飞行器上。12. Q:天线的常见分类有哪些？A：按工作性质可分为发射天线和接收天线。按用途可分为通信天线、广播天线、电视天线、雷达天线等。按工作波长可分为超长波天线、长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线等。按结构形式和工作原理可分为线天线和面天线等。描述天线的特性参量有方向图、方向性系数、增益、输入阻抗、辐射效率、极化和频天线按维数来分可以分成两种类型：一维天线和二维天线一维天线由许多电线组成，这些电线或者像手机上用到的直线，或者是一些灵巧的形状，就像出现电缆之前在电视机上使用的老兔子耳朵。单极和双级天线是两种最基本的一维天线。二维天线变化多样，有片状（一块正方形金属）、阵列状（组织好的二维模式的一束片），还有喇叭状，碟状。天线根据使用场合的不同可以分为：手持台天线、车载天线、基地天线三大类。手持台天线就是个人使用手持对讲机的天线，常见的有橡胶天线和拉杆天线两大类。车载天线是指原设计安装在车辆上通讯天线，最常见应用最普遍的是吸盘天线。车载天线结构上也有缩短型、四分之一波长、中部加感型、八分之五波长、双二分之一波长等形式的天线。基地台天线在整个通讯系统中具有非常关键的作用，尤其是作为通讯枢纽的通信台站。常用的基地台天线有玻璃钢高增益天线、四环阵天线（八环阵天线）、定向天线。13. Q：为什么天线加上反射器之后增益提高了？A：与天线电气指标密切相关的是波长，长度略长于/4整数倍的导线呈电感性，长度略短于/4整数倍的导线呈电容性。主振子一般采用长约/2的半波对称振子或半波折合振子，在中心频点工作时处于谐振状态，阻抗呈现为纯电阻，而反射器比主振子略长，呈现感性，假设两者间距为/4，接收信号时从天线前方某点过来的电磁波将先到达主振子，并产生感应电动势1和感应电流I1，再经/4的距离后电磁波方到达反射器，产生感应电动势2和感应电流I2，因空间上相差/4的路程，故2比1滞后90，又因反射器呈感性I2比2滞后90，所以I2比1滞后180，反射器感应电流I2产生辐射到达主振子形成的磁场H2又比I2滞后90，根据电磁感应定律H2在主振子上产生的感应电动势1比H2滞后90，也就是1比1滞后360，即反射器在主振子产生的感应电动势1与电磁信号源直接产生的感应电动势1是同相的，天线输出电压为两者之和。14. Q:天线的电压驻波比、输入阻抗 在发射天线输人端，反身j功率对人制功率之比的开平方就是天线的电压反射系数r1，电压驻波比反射的存在使传输信 失真，是电视转接甲圈形模糊的重要原因之一。反射的存在将要求天线和馈线的耐压性能提高 反射的存在，将使天线馈线系统的GM、此降低。如果反射过大，功率发射不出去机器设备就可能闷死或烧毁微波接力通信和卫星通信对天线的驻波比的要求很严；通常，驻波比大干1 5是不能容忍的， ：125到1 5之间不能认为是优良的，有些高质量的天线驻波比达到1 1甚至更小。天线质量的好坏，驻波比也是一个重要的指标。改善驻波的办法一般是改变天线的结构形式、尺寸以及附加上某种谰匹配装置天线驻波的产生，说到底，是天线输人阻抗在天线各处没有达到良好的匹配状态造成的，而天线的输人阻抗取决于天线的形式、尺寸、制作材料、工作频率和周围环境，等等。可惜得很，除少数天线可求得严格的理论解外，对大多数天线来说，只能采用近似求解得到定性结果，最终由实验确定。因为线型天线比较适用于低频天线，而低频天线的研究又常用“路”少用“场”来研究，所以，天线输人阻抗这个概念在线天线中比较常用。15. Q:特性阻抗?A: 假设一根均匀电缆无限延伸，在发射端的在某一频率下的阻抗称为“特性阻抗”。测量特性阻抗时，可在电缆的另一端用特性阻抗的等值电阻终接，其测量结果会跟输入信号的频率有关。特性阻抗的测量单位为欧姆。在高频段频率不断提高时，特性阻抗会渐近于固定值。16. Q：天线增益？A: 增益是天线的主要指标之一，它是方向系数与效率的乘积，是天线辐射或接收电波大小的表现。增益大小的选择取决于系统设计对电波覆盖区域的要求，简单地说，在同等条件下，增益越高，电波传播的距离越远，一般基地台天线采用高增益天线，移动台天线采用低增益天线。 天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。一般来说，增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度，而在水平面上保持全向的辐射性能。天线增益对移动通信系统的运行质量极为重要，因为它决定蜂窝边缘的信号电平。增加增益就可以在一确定方向上增大网络的覆盖范围，或者在确定范围内增大增益余量。任何蜂窝系统都是一个双向过程，增加天线的增益能同时减少双向系统增益预算余量。另外，表征天线增益的参数有dBd和dBi。DBi是相对于点源天线的增益，在各方向的辐射是均匀的；dBd相对于对称阵子天线的增益dBi=dBd+2.15。相同的条件下，增益越高，电波传播的距离越远。一般地，GSM定向基站的天线增益为18dBi，全向的为11dBi。17. Q：天线的增益和那些因素有关A：天线的增益跟三方面因素有关：1，端口阻抗匹配情况2，天线的口面尺寸3，天线上的电流分布18. Q：天线极化方式分为几种？A：1、线极化：a垂直极化，b水平极化2、圆极化：a左旋圆极化，b右旋圆极化3、椭圆极化：a左旋椭圆极化，b右旋椭圆极化补充一下：线极化中最常见的是斜极化 圆极化是一种特殊的椭圆极化19.天线极化概念天线极化概念天线的极化是以电磁波的极化来确定的。天线的极化定义为：在最大增益方向上，作发射时其辐射电磁波的极化，或作接收时能使天线终端得到最大可用功率的方向入射电磁波的极化。最大增益方向就是天线方向图最大值方向，或最大指向方向。根据极化形式的不同，天线可分为线极化天线和圆极化天线。在一般的通讯和雷达中多采用线极化天线，在电子对抗和侦察设备中或通讯设备处于剧烈摆动和高速旋转的飞行器上等应用中则可采用圆极化天线。椭圆极化是一种非完纯的极化方式，它可以分解为两个幅度不同、旋向相反的圆极化波，或分解为两个幅度和相位均不相同的正交线极化波。故通常不采用椭圆极化天线，只有在圆极化天线设计不完善时才出现椭圆极化天线。天线的极化在各个方向并非保持恒定，所以天线的极化在其最大指向方向定义才有意义。例如，对线极化天线来说，其辐射电场矢量的取向是随方向角的不同而不同的；对圆极化天线来说，其最大指向方向上可以设计得使其为圆极化，但在其它方向一般为椭圆极化，当远离最大指向方向时甚至可能退化为线极化。八木天线、角锥喇叭天线和对称振子天线都是典型的线极化天线。平面阿基米德螺旋天线以及等角螺旋天线和轴向模圆柱螺旋天线等则是典型的圆极化天线。若以地面为参考面，线极化又分为垂直极化和水平极化。在其最大辐射方向上，电磁波的电场矢量垂直于地面时，称为垂直极化；平行于地面时，称为水平极化。相应的天线称之为垂直极化天线和水平极化天线。20.收发天线极化损失系数在无线电通讯中，只有在收、发天线的极化匹配时，才能获得最大的功率传输，否则会出现极化损失。所谓收、发天线的极化匹配是指：在最大指向方向对准的情况下，收、发天线的极化一致。极化损失系数用K来表示，是指接收天线的极化与来波极化不完全匹配时，接收功率损失的多少。它可定义为：接收到的功率Pr与入射到接收天线上PI的功率之比。K=Pr/PI下面就线极化天线和圆极化天线在最大指向方向对准时，收发天线为各种典型极化时的极化损失系数.发射天线 接收天线 极化损失系数K垂直极化/水平极化 垂直极化/水平极化 1垂直极化/水平极化 水平极化/垂直极化 0垂直或水平极化 圆极化 1/2左/右旋圆极化 左/右旋圆极化 1左/右旋圆极化 右/左旋圆极化 021. 交叉极化概念由于结构等方面的原因，天线可能辐射或接收不需要的极化分量。例如辐射或接收水平极化波的天线，也可能辐射或接收不需要的垂直极化波。这种不需要辐射或接收的极化波称为交叉极化。对线极化天线天线来说，交叉极化与预定的极化方向垂直。对纯圆极化天线来说，交叉极化与预定圆极化旋向相反。对椭圆极化天线来说，交叉极化与预定椭圆极化的轴比相同，长短轴相互正交，旋向相反。所以，交叉极化又称作正交极化22.Q 什么叫天线的有效长度？A 有效长度主要是针对直线天线来讲的，可以根据天线作接收和作发射时的两种情况来定义。天线作接收时的有效长度L定义为：天线上的开路感应电压V与具有相同极化的均匀平面波入射电场Ei之比，即 L=V/Ei定义方法1：天线的有效长度L等于其物理长度2l乘以天线上用输入端电流来归一化的平均电流Ia，即L=2l*Ia定义方法2：在天线最大辐射方向上产生相同电场的条件下，用一个长为L的假想基本振子来代替该天线(基本振子上的均匀电流幅度等于该天线输入端电流I(in)，则这个基本振子的长度就为该天线的有效长度。23.天线的口径效率Q 什么是天线的口径效率？A 对于口径天线，如开口波导、喇叭和反射面等，其最大有效面积Se一般比其物理面积S小，这是由于口径天线金属壁上电磁场必须满足边界条件而使口径电磁场为非均匀分布所致。如果口径场幅度和相位为均匀分布，则其有效面积就等于其物理面积。例如由振子或微带贴片等组成的大型均匀平面阵列，这种口径天线基本能在其物理口径边缘维持均匀场分布，其有效面积就接近物理面积。天线的口径效率V可定义为：天线的有效面积Se与其物理面积S之比，V=Se/S对开口波导、喇叭和反射面口径天线，口径效率的取值范围为V=4. 天线的频带宽度天线的性能参数如输入阻抗、方向图、主瓣宽度、副瓣电平、波束指向、极化、增益等一般是随频率的改变而变化的，有些参数随频率的改变而变化较大，而使电气性能将下降。因此，工程上一般都要给出天线的频带宽度，简称天线的带宽，其定义为：天线某个性能参数符合规定标准的频率范围。这个频率范围的中点处频率称为中心频率f0，以此频率范围作为天线的带宽，在此频带宽度内的天线性能参数与中心频率上的值进行比较，均符合规定的标准。不同系统对天线工作频带的要求不同。例如：中波广播发射天线对频带要求不高；短波远距离定点通讯因电波随昼夜、四季变化，需经常更换工作频率，需要一定频带宽度；电子对抗设备为了进行干扰和抗干扰，往往需要天线有很宽的工作频带。不同形式的天线以及天线的不同电气性能参数对频率的敏感程度不同。例如，对称振子天线，其方向图、方向性系数随频率改变的变化不大，但其输入阻抗则随频率改变而变化很大，因而匹配程度受频率的改变影响较大。所以，在一些对方向图形状要求不高的系统中，主要解决阻抗带宽的问题。在一些阵列天线中，频率改变会使主瓣指向偏离预定方向，副瓣电平增高，甚至可能出现栅瓣(两个及两个以上最大波瓣同时出现)，这时方向图带宽就成了主要因素。圆极化天线的主要限制因素往往是其极化特性。可见，对不同系统、不同用途的天线，所提出的带宽标准是不同的。有的带宽标准是阻抗或驻波比带宽，有的带宽标准是方向图带宽，有的是增益带宽，有的是极化带宽等等。天线带宽的表示方法通常有三种：(1) 绝对带宽：指天线能实际工作的频率范围，即上下限频率之差f=f2f1(2) 相对带宽：它由上下限频率之差与中心频率之比来表示f=(f2-f1)/f0 *100%(3) 比值带宽：指上下限频率之比，即f2:f1。如10:1的带宽绝对带宽不具保密性，对外界一般不用。一般多采用后两种带宽表示。对中等及以下带宽的天线，可采用相对带宽表示；对超带宽天线则可采用比值带宽。25.展宽微带天线带宽的主要方法1 、采用特殊材料的介质基片微带天线阻抗频带窄的根本原因在于它是一种谐振式天线, 它的谐振特性犹如一个高Q 并联谐振电路。因此, 展宽频带的基本途径是降低等效谐振电路的Q 值。这样, 可以采取增大基片厚度, 降低基片的介电常数r 等方法实现。由于因辐射引起的Q 值几乎与电厚度h/ 成反比, 所以加厚基片是展宽频带的有效手段, 但是基片加厚过大会引起表面波的明显激励。降低r 可以将带宽扩至12 倍, 同时可以减小表面波的影响,但要求馈线宽, 需抑制辐射损耗的加大。目前, 一个不常用但非常简单的降低Q 值的方法是采用大损耗基片或附加有耗材料。例如用铁氧体材料作基片可以明显展宽频带, 且使贴片尺寸大。2 、附加阻抗匹配网络这种方法实际上并不属于天线本身的问题, 而是属于馈线匹配问题。由于线极化微带天线的工作带宽主要受其阻抗带宽限制, 因此采用馈线匹配技术就能使他工作于较宽频域上。例如采用简单的双枝节匹配技术, 可将带宽增大至2 倍左右。利用切比雪夫网络来综合宽 频带阻抗 匹配网络, 可将带宽增大到4 倍左右。如图1 所示的这种结构, 由于采用探针馈电, 所以不可避免地给天线附加了较大的输入电抗。因此根据传输线理论引入图中的传输线枝节( s tub) , 使他与天线贴片共面并与贴片的辐射边相连。这样, 他可以补偿馈电探针引起的输入电抗, 使整个天线达到匹配。在这里, 微带传输线枝节就充当了一个简单的匹配网络。因此, 当天线和枝节的尺寸与位置设计合理时, 微带天线的带宽可以达到25%。这种天线结构简单, 制作方便, 匹配也比本身也要引起辐射, 从而干扰天线方向图, 降低效益。3 、天线加载在微带天线上加载短路探针, 可以提高谐振频率以调谐天线。天线采用探针馈电, 他的典型结构如图2 所示。这种结构中,主要是通过调整馈电探针的位置来激励多种相邻的谐振模式,然后借助于短路销钉调谐各个谐振频率, 使所有的谐振点适当偏离天线主轴, 用以激励不同的谐振模式, 而短路销钉均匀地分列于贴片边缘, 用以调谐天线和实现天线小型化。这种结构的微带天线, 如果探针和短路销钉的位置选取适当, 他的工作频带可以达到67.5%。但是在这种结构中, 阻抗匹配极大地依赖于短路销钉和探针的位置, 并且短路销钉的粗细和数量都比较明显地影响谐振频率, 所以调谐和实现匹配比较困难, 计算和仿真也比较复杂。4 、采用多层介质基片微带天线的结构采用多层介质基片, 将馈电网络与天线贴片分别置于不同的介质基片上, 这样可以获得宽频带的驻波比电磁耦合的馈电方式。对贴片进行馈电, 改变贴片振子与馈线的相对高度和改变贴片中心与馈线端点的相对位置, 就可以获得一个匹配点。利用这种馈电方式在基片厚度选取合适的情况下带宽可以达到7.7%。这种结构的改进如图4 , 他同样采取电磁耦合的馈电方式, 与以前不同的是他的匹配利用一个短的调谐枝节来实现, 这种方法比较容易快速和精确地找到匹配点。当天线模型设计得当时, 他的带宽可以达到13%。同时, 采用多层介质基片可以实现多频段工作, 当配置得当时, 多个谐振频率适当接近, 结果将形成频带大大展宽的多峰谐振电路。目前, 采用多层介质基片展宽频带的微带天线中, 馈电还可以利用口径耦合实现, 也就是在天线贴片与馈电网络加1 个带有缝隙的接地板, 微带线通过此口径对贴片馈电。比较复杂而且精确度不是很高。同时, 随覆盖层厚度的增加, 天线的谐振频率呈单调降低, 并且驻波比先减小后增大。因此, 在设计天线过程中, 必须考虑覆盖层对天线贴片和馈电网络的影响, 这样加大了计算量和设计难度。5 、采用多层介质基片近年来, 由于无线通信的发展需求, 各种形状的微带贴片天线都被用来拓展频带和实现天线的小型化。例如蝶形、倒L 形、三角形等等。26. 转载自53rd网（1）天线工作原理及作用是什么 答：天线作为无线通信不可缺少的一部分，其基本功能是辐射和接收无线电波。发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时，把电滋波转换为高频电流。 （2）天线有多少种类？ 答：天线品种繁多，主要有下列几种分类方式：按其用途可以分为发信天线和收信天线；按使用波段可以分为长、中、短、超短波天线和微波天线、微带天线等。此外，我们还可按其工作原理和结构来进行分类。为便于分析和研究天线的性能，一般把天线按其结构形式分为两大类：一类是半径远小于波长的金属导线构成的线状天线，另一类是用尺寸大于波长的金属或介质面构成的面状天线。线状天线主要用于长、中、短波频段，面状天线主要用于厘米或毫米波频段；甚高频段一般以线状天线为主，而特高频段则线、面状天线兼用。线状天线和面状天线的基本工作原理是相同 按用途可分为基地台天线（base station antenna）和移动台天线（mobile portable antennas）按工作频段可划分为超长波、长波、中波、短波、超短波和微波；按其方向可划分为全向和定向天线； （3）如何选择天线？ 答：天线作为通信系统的重要组成部分，其性能的好坏直接影响通信系统的指标，用户在选择天线时必须首先注重其性能。具体说有两个方面，第一选择天线类型；第二选择天线的电气性能。选择天线类型的意义是：所选天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求；选择天线电气性能的要求是：选择天线的频率带宽、增益、额定功率等电气指标是否符合系统设计要求。因此，用户在选择天线时最好向厂家联系咨询。 （4）什么是天线的增益？答：增益是天线的主要指标之一，它是方向系数与效率的乘积，是天线辐射或接收电波大小的表现。增益大小的选择取决于系统设计对电波覆盖区域的要求，简单地说，在同等条件下，增益越高，电波传播的距离越远，一般基地台天线采用高增益天线，移动台天线采用低增益天线。 （5）什么是电压驻波比？答：天线输入阻抗和馈线的特性阻抗不一致时，产生的反射波和入射波在馈线上叠加形成的磁波，其相邻电压的最大值和最小值之比是电压驻波比，它是检验馈线传输效率的依据，电压驻波比小于1.5，在工作频点的电压驻波比小于1.2，电压驻波比过大，将缩短通信距离，而且反射功率将返回发射机功放部分，容易烧坏功放管，影响通信系统正常工作。电压驻波比 1.0 1.1 1.2 1.5 2.0 3.0反射功率% 0 0.2 0.8 4.0 11.1 25.0传输功率% 100 99.8 99.2 96 88.9 75.0 （6）什么是天线的方向性？答：天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力，这就是天线的方向性。衡量天线方向性通常使用方向图，在水平面上，辐射与接收无最大方向的天线称为全向天线，有一个或多个最大方向的天线称为定向天线。全向天线由于其无方向性，所以多用在点对多点通信的中心台。定向天线由于具有最大辐射或接收方向，因此能量集中，增益相对全向天线要高，适合于远距离点对点通信，同时由于具有方向性，抗干扰能力比较强。 （7）如何理解天线的工作频带宽度？答：天线的电参数一般都于工作频率有关，保证电参数指标容许的频率变化范围，即是天线的工作频带宽度。一般全向天线的工作带宽能达到工作频率范围的3-5%，定向天线的工作带宽能达到工作频率的5-10%。 （8）如何选取电缆及电缆长度？答：移动通信系统常使用特性阻抗为50欧的同轴电缆作为馈线。为了有效地把电波传输到天线接口，应尽量减小馈线的传输损耗。传输损耗取决于电缆的直径和长度，同一频率下电缆直径越大，损耗越小，电缆越长损耗越大，原则上，要求电缆的传输损耗不宜超过3分贝。下表列出常用电缆的衰减值（db/m），用户可根据自已情况，合理选择电缆型号及长度。频率型号 150MHz 400MHz 900MHzSYV-50-7 0.121 0.203 0.295CTC-50-7 0.060 0.100 0.165CTC-50-9 0.050 0.085 0.135CTC-50-12 0.040 0.060 0.105进口10D-FB 0.040 0.070 0.110 （9）如何选择天线安装地点？答：由于地形和环境的影响，天线接收到的电磁波是直射波、反射波及散射波的叠加，其结果决定了接收点处的场强幅度和相位，并直接影响天线的应用效果。因此，选择天线架设位置应注意以下几个方面：1、 天线的发射或接收方向应避开障碍物（楼房、铁塔、桥梁等）；2、 天线架设地点应尽量远离干扰源（高压线、航线、铁塔、公路等）；3、 天线应尽量架设在附近的制高点：4、 如有几付天线同在一个铁塔上工作，应特别注意它们之间的左右和上下的间距，以防相互耦合影响系统性能。 （10）天馈系统应如何安装？答：首先将天线、馈线和配套零部件按产品说明的要求组装好，然后在天线的支撑位置，用卡具固定于塔杆的天线支架上，并使天线与塔杆的平行间距大于使用波长，减少塔杆对天线性能的影响。在天线端口处，将馈电线用连接器（或称电缆头）与天线接好，弯一个直径约五十倍于馈电线直径的圆环固定于天线支架上，避免连接器部位直接受力而断线或损坏。 （11）天馈系统如何防水？答：天线与馈电线主要是靠连接器连接，采用自粘性橡胶密封带，将其拉伸后，以半搭形式缠绕在接连器上，可起到良好的密封防水作用。另外，在馈电线进入室内处弯一个返水弯，可避免雨水沿馈电线进入室内设备。 （12）如何检测天馈系统？答：天馈系统架设好后，应由专业技术人员使用专用检测仪器进行检测。通常可在发射机和天馈系统之间串接通过式功率计，检验设备发射机功率和反射功率的大小来判断系统工作是否正常27.Q：何为天线的带宽？A：天线某个性能参数（比如增益）符合规定标准的频率范围。这个频率范围的中点处频率称为中心频率。28.天线的类型 天线分旋转极化天线和非旋转极化天线。旋转极化天线有螺旋线天线和抛物面天线两种。后者又有两种基本形式，一种称为主焦点抛物面天线，它只有一个反射面，是前馈型的；另一种称为卡塞格伦天线，是后馈型的，它除了主反射面(抛物面)以外，还有副反射面(双曲面)，电波经两次反射后才集中到一点。主焦点天线简单，但性能较差；卡塞格伦天线的低噪声前置放大器可以放在抛物面的背后，可以防止阳光照射，特别适合在热带的卫星电视接收站使用，但成本较高。 此外，还有平板天线和环焦天线等，前者使用轻便，适合家庭接收用；后者减小了天线旁瓣，提高了接收效率。为了灵活地接收不同卫星上的电视节目，还生产出一种电动极轴天线。该天线除了原有的天线、馈源外，还设有电动机减速传动天线机构和微机控制的天线控制器。 有些有线电视系统采用多焦点抛物面天线，用一个固定天线同时接收多颗卫星的电视信号。这种天线装有多个馈源，可以形成多个波束，每个馈源分别接收来自不同卫星的信号。其反射器使用变形的球面或抛物面，例如用球面上截取的矩形，或用两种曲线构成反射器，水平方向是园弧，垂直方向是抛物线的一部分。 大型卫星通信站的抛物面天线直径为1530m，中型为410m，家用直播卫星电视Ku频段接收天线可小至0.5m。目前我国C频段卫星电视接收站多用1.53m天线，Ku波段用0.751.5m天线。随着天线、馈源的效率和性能的提高，以及低噪声放大器噪声温度的降低，天线直径可减小。29.Q:什么是电调天线？A:所谓电调天线，即指使用电子调整下倾角度的移动天线。电子下倾的原理是通过改变共线阵天线振子的相位，改变垂直分量和水平分量的幅值大小，改变合成分量场强强度，从而使天线的垂直方向性图下倾。由于天线各方向的场强强度同时增大和减小，保证在改变倾角后天线方向图变化不大，使主瓣方向覆盖距离缩短，同时又使整个方向性图在服务小区扇区内减小覆盖面积但又不产生干扰。实践证明，电调天线下倾角度在15变化时，其天线方向图与机械天线的大致相同；当下倾角度在510变化时，其天线方向图较机械天线的稍有改善；当下倾角度在1015变化时，其天线方向图较机械天线的变化较大；当机械天线下倾15后，其天线方向图较机械天线的明显不同，这时天线方向图形状改变不大，主瓣方向覆盖距离明显缩短，整个天线方向图都在本基站扇区内，增加下倾角度，可以使扇区覆盖面积缩小，但不产生干扰，这样的方向图是我们需要的，因此采用电调天线能够降低呼损，减小干扰。30. Q:什么是平衡天线?A:平衡天线是指天线的馈电端对地是一对输出极性相反的,而它们对地的绝对值是相等.相当于一对差动信号.常见的平衡天线有基本半波对称振子天线(阻抗为:平衡73.1欧姆),折合对称振子天线(阻抗为:平衡4*73.1欧姆).在用于不平衡的电路或设备时,必须要考虑阻抗的数值匹配和平衡-不平衡的变换.31. Q:什么是U形电缆阻抗变换器?A:U形电缆变换器是平衡天线的馈电装置,它把平衡天线进行了4:1的阻抗变换的同时,又将平衡馈电形式转换为不平衡馈电,这样就便于与常规的不平衡设备或仪器连接了.由于通常是用传输线构成,而且大都是用软的同轴电缆弯成U形构成,所以称U形电缆阻抗变换器.由于是传输线构成,所以过程可逆.32. Q:什么是有源天线?A:把天线与有源电路进行很紧密的构成一个整体的天线,这种紧密不仅仅指结构上,更重要是指性能上,如可以把天线的阻抗设计成后接有源电路的最佳噪声源阻抗,这样就可实现低噪声接收有源天线.当然也可以是其他如变频,调制或解调等功能的有源天线.但有源天线许多开路指标的定义和测试原理还存在问题,如有源天线的噪声指标定义,非线性指标定义等等.33. Q:什么是天线的互易性?A:一个天线用于发射时和用于接收时,其性能指标都相同.所以天线书对天线的性能指标讨论时就只讨论发射天线.若是有源天线,则天线互易定律不一定成立.34.我国现用微波分波段代号：波段代号标称波长(cm)频率(GHz)波长范围(cm)L221-230-15S102-415-7.5C54-87.5-3.75X38-123.75-2.5Ku212-182.5-1.67K1.2518-271.67-1.11Ka0.827-401.11-0.75U0.640-600.75-0.5V0.460-800.5-0.375W0.380-1000.375-0.3米波的频率范围在300 MHz 3GHz,主要用于通讯和电视广播。厘米波的频率范围在3GHz30GHz 主要用于雷达、卫星通讯，无线电导航。毫米波的频率范围在30 GHz -300 GHz用于卫星通讯35. 补充知识贴（来自管理员）天线是一种用来发射或接收无线电波或更广泛来讲电磁波的电子器件。天线应用于广播和电视、点对点无线电通信、雷达和太空探索等系统。天线通常在空气和外层空间中工作，也可以在水下运行，甚至在某些频率下工作于土壤和岩石之中。从物理学上讲，天线是一个或多个导体的组合，由它可因施加的交变电压和相关联交变电流而产生辐射的电磁场，或者可以将它放置在电磁场中，由于场的感应而在天线内部产生交变电流并在其终端产生交变电压。概述基于特定三维（通常指水平或垂直）平面，可以把天线分为两大基本类型： 全向天线（在平面中均匀辐射） 定向天线（又称指向天线，在某方向辐射较多）在自由空间内，任何天线都向各个方向辐射能量，但是特定的架构会使天线在某个方向上获得较大方向性，而其它方向的能量辐射则可以忽略。通过增加附加导体棒或线圈（称之为单元）并改变其长度、间距和方位（或者改变天线波束方向），可以制造出拥有既定特性的天线，如八木天线。“天线阵列”或“天线阵”是指相当数量的有源天线共用源或负载来产生定向的天线辐射方向图。天线的空间关系通常也会影响其方向性。“有源单元”是指此天线单元的