天線的工作原理
天線本身就是一個振蕩器,但又與普通的LC振蕩回路不同,它是普通振蕩回路的變形。
LC是發(fā)信機的振蕩回路。電場集中在電容器的兩個極板之中,而磁場則分布在電感線圈的有限空間里,電磁波顯然不能向廣闊空間輻射。如果將振蕩電路展開,使電磁場分布于空間很大的范圍,這就創(chuàng)造了有利于輻射的條件;于是,來自發(fā)信機的、已調(diào)制的高頻信號電流由饋線送到天線上,并經(jīng)天線把高頻電流能量轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電磁波能量,向空間輻射,。
電磁波的能量從發(fā)信天線輻射出去以后,將沿地表面所有方向向前傳播。若在交變電磁場中放置一導(dǎo)線,由于磁力線切割導(dǎo)線,就在導(dǎo)線兩端激勵一定的交變電壓——電動勢,其頻率與發(fā)信頻率相同。若將該導(dǎo)線通過饋線與收信機相連,在收信機中就可以獲得已調(diào)波信號的電流。因此,這個導(dǎo)線就起了接收電磁波能量并轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號電流能量的作用,所以稱此導(dǎo)線為收信天線。無論是發(fā)信天線還是收信天線,它們都屬于能量變換器,“可逆性”是一般能量變換器的特性。同樣一副天線,它既可作為發(fā)信天線使用,也可作為收信天線使用,通信設(shè)備一般都是收、發(fā)共同用一根天線。因此,同一根天線既關(guān)系到發(fā)信系統(tǒng)的有效能量輸出,又直接影響著收信系統(tǒng)的性能。
天線的可逆性不僅表現(xiàn)在發(fā)信天線可以用作收信天線,收信天線可以用作發(fā)信天線,并且表現(xiàn)在天線用作發(fā)信天線時的參數(shù),與用作收信天線時的參數(shù)保持不變,這就是天線的互易原理。
為便于討論,常將天線作為發(fā)信天線來分析,所得結(jié)論同樣適用于該天線用作收信天線的情況。
天線技術(shù)指標:
天線效率
它是指天線輻射出去的功率(即有效地轉(zhuǎn)換電磁波部分的功率)和輸入到天線的有功功率之比。是恒小于1的數(shù)值。
天線極化波
電磁波在空間傳播時,若電場矢量的方向保持固定或按一定規(guī)律旋轉(zhuǎn),這種電磁波便叫極化波,又稱天線極化波,或偏振波。通??煞譃槠矫鏄O化(包括水平極化和垂直極化)、圓極化和橢圓極化。
極化方向
極化電磁波的電場方向稱為極化方向。
極化面
極化電磁波的極化方向與傳播方向所構(gòu)成的平面稱為極化面。
垂直極化
無線電波的極化,常以大地作為標準面。凡是極化面與大地法線面(垂直面)平行的極化波稱為垂直極化波。其電場方向與大地垂直。
水平極化
凡是極化面與大地法線面垂直的極化波稱為水平極化波。其電場方向與大地相平行。
平面極化
如果電磁波的極化方向保持在固定的方向上,稱為平面極化,也稱線極化。在電場平行于大地的分量(水平分量)和垂直于大地表面的分量,其空間振幅具有任意的相對大小,可以得到平面極化。垂直極化和水平極化都是平面極化的特例。
圓極化
當無線電波的極化面與大地法線面之間的夾角從0~360°周期的變化,即電場大小不變,方向隨時間變化,電場矢量末端的軌跡在垂直于傳播方向的平面上投影是一個圓時,稱為圓極化。在電場的水平分量和垂直分量振幅相等,相位相差90°或270°時,可以得到圓極化。圓極化,若極化面隨時間旋轉(zhuǎn)并與電磁波傳播方向成右螺旋關(guān)系,稱右圓極化;反之,若成左螺旋關(guān)系,稱左圓極化。
橢圓極化
若無線電波極化面與大地法線面之間的夾角從0~2π周期地改變,且電場矢量末端的軌跡在垂直于傳播方向的平面上投影是一個橢圓時,稱為橢圓極化。當電場垂直分量和水平分量的振幅和相位具有任意值時(兩分量相等時例外),均可得到橢圓極化。
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