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天线理论 - 基本参数

本章讨论了基本通信参数，以便更好地了解使用天线的无线通信。无线通信以波的形式进行。因此，我们需要了解通信中波的属性。

在本章中，我们将讨论以下参数 −

• 频率
• 波长
• 阻抗匹配
• VSWR &反射功率
• 带宽
• 百分比带宽
• 辐射强度

现在，让我们详细了解它们。

频率

根据标准定义，"波在特定时间段内的重复率称为频率。"

简单地说，频率是指事件发生频率的过程。周期波每'T'秒（时间段）重复一次。 周期波的频率就是时间周期（T）的倒数。

数学表达式

从数学上来说，它如下所示。

$$f = \frac{1}{T}$$

其中

• f是周期波的频率。

• T是波重复的时间段。

单位

频率的单位是赫兹，缩写为Hz。

上面给出的数字表示正弦波，此处绘制了电压（毫伏）与时间（毫秒）的关系。此波每 2t 毫秒重复一次。因此，时间周期 T=2t 毫秒，频率 $f = \frac{1}{2T}KHz$

波长

根据标准定义，"两个连续最大点（波峰）之间的距离或两个连续最小点（波谷）之间的距离称为波长。"

简单来说，两个直接正峰或两个直接负峰之间的距离就是该波的长度。它可以称为波长。

下图显示了一个周期波形。图中标出了波长 (λ)和振幅。频率越高，波长越短，反之亦然。

数学表达式

波长的公式为：

$$\lambda = \frac{c}{f}$$

其中

• λ 为波长

• c 为光速（$3 * 10^{8}$ 米/秒）

• f 为频率

单位

波长λ以长度单位表示，例如米、英尺或英寸。常用的术语是米。

阻抗匹配

根据标准定义，"当发射器的阻抗近似值等于接收器的阻抗近似值，或反之亦然时，称为阻抗匹配。"

天线和电路之间需要阻抗匹配。天线、传输线和电路的阻抗应匹配，以便在天线和接收器或发射器之间实现最大功率传输。

匹配的必要性

谐振装置是在某些窄带频率下提供更好输出的装置。天线是一种谐振设备，如果其阻抗匹配，则可提供更好的输出。

• 如果天线阻抗与自由空间阻抗匹配，则天线辐射的功率将被有效辐射。

• 对于接收天线，天线的输出阻抗应与接收放大器电路的输入阻抗匹配。

• 对于发射天线，天线的输入阻抗应与发射放大器的输出阻抗以及传输线阻抗匹配。

单位

阻抗 (Z) 的单位是欧姆。

VSWR &反射功率

根据标准定义，"驻波中最大电压与最小电压之比称为电压驻波比。"

如果天线、传输线和电路的阻抗不匹配，则功率将无法有效辐射。相反，部分功率会被反射回来。

主要特征是 −

• 表示阻抗不匹配的术语是VSWR。

• VSWR 代表电压驻波比。它也被称为SWR。

• 阻抗不匹配越高，VSWR的值就越高。

• 为了获得有效辐射，VSWR 的理想值应为 1:1。

• 反射功率是前向功率中浪费的功率。反射功率和 VSWR 都表示同一件事。

带宽

根据标准定义，"为特定通信指定的波长内的频带称为带宽。"

信号在发送或接收时是在一定频率范围内进行的。这个特定的频率范围被分配给一个特定的信号，这样其他信号就不会干扰它的传输。

• 带宽是信号传输的高频和低频之间的频带。

• 带宽一旦分配，其他人就不能使用。

• 整个频谱被划分为带宽，以分配给不同的发射器。

我们刚刚讨论的带宽也可以称为绝对带宽。

百分比带宽

根据标准定义，"绝对带宽与该带宽中心频率的比率可以称为百分比带宽。"

频带内信号强度最大的特定频率称为谐振频率。它也被称为频带的中心频率 (fC)。

• 较高频率和较低频率分别表示为f_H和f_L。

• 绝对带宽由- f_H - f_L给出。

• 要知道带宽有多宽，必须计算分数带宽或百分比带宽。

数学表达式

计算百分比带宽以了解组件或系统可以处理多少频率变化。

$$百分比带宽 = \frac{绝对带宽}{中心频率} = \frac{f_{H} - f_{L}}{f_{c}}$$

其中

• ${f_{H}}$ 为较高频率

• ${f_{L}}$ 为较低频率

• ${f_{c}}$ 为中心频率

百分比带宽越高，信道带宽越宽。

辐射强度

"辐射强度定义为单位立体角的功率"

天线发射的辐射在特定方向上更强烈，表示该天线的最大强度。辐射的最大可能范围就是辐射强度。

数学表达式

辐射强度是通过将辐射功率与径向距离的平方相乘而获得的。

$$U = r^{2} imes W_{rad}$$

其中

• U是辐射强度

• r是径向距离

• W_rad是辐射功率。

上述等式表示天线的辐射强度。径向距离函数也表示为Φ。

单位

辐射强度的单位是瓦特/球面度或瓦特/弧度²。

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