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[导读]天线是一种变换器,它能够将传输线中的导行波转换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波,或者进行相反的变换。无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件就是天线。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统,凡是利用电磁波来传递信息的,都依靠天线来进行工作。此外,在用电磁波传输能量方面,非信号的能量辐射也需要天线。

天线是一种变换器,它能够将传输线中的导行波转换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波,或者进行相反的变换。无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件就是天线。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统,凡是利用电磁波来传递信息的,都依靠天线来进行工作。此外,在用电磁波传输能量方面,非信号的能量辐射也需要天线。

天线的分类方式有多种,按工作性质可以分为发送天线和接收天线;按用途可以分为通讯天线、广播天线、电视天线、雷达天线等;按工作波长可以分为超长波天线、长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线等;根据结构形式和工作原理,可以分为线天线和面天线。

天线的性能参数主要包括方向图、方向性系数、增益、输入阻抗、辐射效率、极化和带宽。天线的方向图描述了天线在不同方向上的辐射强度,方向性系数和增益则是描述天线定向辐射能力的参数。输入阻抗描述了天线与馈线之间的匹配程度,辐射效率反映了天线将电能转换为电磁能的能力,极化则描述了电场矢量的方向随时间变化的轨迹,带宽则是天线工作频率的范围。

天线的可调整电子参数主要包括以下几种:

1. 谐振频率:这是天线工作的中心频率,通过调整谐振频率,可以改变天线的工作频段。天线的谐振频率,又称为共振频率,通常指天线在某一频率下达到最大增益值。此时,天线与电磁波的频率相匹配,能够有效地辐射或接收电磁波。对于线天线,其谐振频率与电长度相关,而电长度通常由物理长度除以自由空间中波传输速度与电线中速度之比得到。对于面天线,其谐振频率通常由天线的几何形状和尺寸决定。

为了调整天线的谐振频率,可以改变天线的物理长度、材料、形状或结构等参数。例如,在无线通信系统中,根据不同的通信频段需求,可以选择不同类型和规格的天线,以实现最佳的通信效果。天线的谐振频率还受到周围环境的影响,如温度、湿度、气压等。因此,在实际应用中,需要根据具体情况对天线进行相应的调整和优化,以确保其正常工作并发挥最佳性能。

2. 阻抗:天线的输入阻抗是衡量天线与馈线之间匹配程度的指标,阻抗不匹配会导致信号传输效率降低。通常需要调整天线的输入阻抗以实现与馈线的良好匹配。

3. 增益:天线增益是指天线在某一方向上的辐射强度与平均辐射强度的比值,是衡量天线定向辐射能力的一个重要参数。通过调整天线的结构或尺寸,可以改变天线的增益。

4. 极化:天线的极化是指电场矢量的方向随时间变化的轨迹,通过调整天线的形状或尺寸,可以改变天线的极化方式。

5. 带宽:天线带宽是指天线工作频率范围,通过调整天线的结构或尺寸,可以改变天线的带宽。

6. 前后比:前后比是指主瓣的最大辐射方向(规定为0°)的功率通量密度与相反方向附近(规定为180°±30°范围内)的最大功率通量密度之比值。通过调整天线的结构或尺寸,可以改变天线的前后比。

7. 方向性系数和方向角:天线的方向性系数是指天线在最大辐射方向上的功率密度与平均功率密度之比,而方向角则描述了天线辐射能量在不同方向上的分布。通过调整天线的结构或尺寸,可以改变天线的方向性系数和方向角。

8. 电压驻波比(VSWR):电压驻波比是衡量天线与馈线之间匹配程度的重要指标,VSWR越小表示匹配越好。通过调整天线的结构或尺寸,可以改变天线的电压驻波比。


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