天線理論 - 基本引數

---

---

本章討論了基本的通訊引數，以便更好地瞭解使用天線的無線通訊。無線通訊以波的形式進行。因此，我們需要了解通訊中波的特性。

在本章中，我們將討論以下引數：

• 頻率
• 波長
• 阻抗匹配
• 駐波比和反射功率
• 頻寬
• 百分比頻寬
• 輻射強度

現在，讓我們詳細瞭解一下。

頻率

根據標準定義，“波在特定時間內重複出現的速率稱為頻率。”

簡單來說，頻率指的是事件發生的頻率。週期波每‘T’秒（週期）重複一次。週期波的頻率就是週期的倒數（T）。

數學表示式

數學上，它寫成如下所示。

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

其中

• f是週期波的頻率。

• T是波重複的週期。

單位

頻率的單位是赫茲，縮寫為Hz。

上圖表示正弦波，這裡繪製的是毫伏電壓對毫秒時間的曲線圖。該波每 2t 毫秒重複一次。因此，週期 T=2t 毫秒，頻率 $f = \frac{1}{2T}KHz$

波長

根據標準定義，“兩個連續最大點（波峰）之間或兩個連續最小點（波谷）之間的距離稱為波長。”

簡單來說，兩個相鄰的正峰值或兩個相鄰的負峰值之間的距離就是該波的長度。它可以被稱為波長。

下圖顯示了一個週期波形。圖中表示了波長 (λ) 和幅度。頻率越高，波長越短，反之亦然。

數學表示式

波長的公式為：

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

其中

• λ 是波長

• c 是光速（$3 * 10^{8}$ 米/秒）

• f 是頻率

單位

波長λ以長度單位表示，例如米、英尺或英寸。常用的術語是米。

阻抗匹配

根據標準定義，“當發射機的阻抗近似值等於接收機的阻抗近似值，反之亦然時，稱為阻抗匹配。”

天線和電路之間需要進行阻抗匹配。天線的阻抗、傳輸線和電路應匹配，以便在天線和接收器或發射器之間實現最大功率傳輸。

匹配的必要性

諧振器是在某些窄頻帶頻率下提供更好輸出的器件。天線就是這樣一種諧振器，如果其阻抗匹配，則可以提供更好的輸出。

• 如果天線阻抗與自由空間阻抗匹配，則天線輻射的功率將有效地輻射出去。

• 對於接收天線，天線的輸出阻抗應與接收器放大器電路的輸入阻抗匹配。

• 對於發射天線，天線的輸入阻抗應與發射器放大器的輸出阻抗以及傳輸線的阻抗匹配。

單位

阻抗 (Z) 的單位是歐姆。

駐波比和反射功率

根據標準定義，“駐波中最大電壓與最小電壓之比稱為電壓駐波比。”

如果天線的阻抗、傳輸線和電路彼此不匹配，則功率將無法有效輻射。相反，部分功率會被反射回。

主要特徵如下：

• 表示阻抗失配的術語是駐波比。

• 駐波比代表電壓駐波比。它也稱為SWR。

• 阻抗失配越大，駐波比的值越高。

• 為了有效輻射，駐波比的理想值為 1:1。

• 反射功率是從正向功率中浪費掉的功率。反射功率和駐波比都表示同一件事。

頻寬

根據標準定義，“為特定通訊指定的波長中的頻率帶稱為頻寬。”

訊號在傳輸或接收時，是在一定頻率範圍內進行的。這個特定的頻率範圍分配給特定的訊號，以便其他訊號不會干擾其傳輸。

• 頻寬是訊號傳輸的較高頻率和較低頻率之間的頻率帶。

• 一旦分配了頻寬，其他人就不能使用。

• 整個頻譜被劃分為頻寬，分配給不同的發射器。

我們剛才討論的頻寬也可以稱為絕對頻寬。

百分比頻寬

根據標準定義，“絕對頻寬與該頻寬中心頻率之比可以稱為百分比頻寬。”

頻率帶內訊號強度最大的特定頻率稱為諧振頻率。它也稱為該頻帶的中心頻率 (fC)。

• 較高和較低頻率分別表示為f_H 和 f_L。

• 絕對頻寬由f_H - f_L給出。

• 要了解頻寬有多寬，必須計算分數頻寬或百分比頻寬。

數學表示式

計算百分比頻寬是為了瞭解元件或系統可以處理多少頻率變化。

$$百分比頻寬 = \frac{絕對頻寬}{中心頻率} = \frac{f_{H} - f_{L}}{f_{c}}$$

其中

• ${f_{H}}$ 是較高頻率

• ${f_{L}}$ 是較低頻率

• ${f_{c}}$ 是中心頻率

百分比頻寬越高，通道的頻寬越寬。

輻射強度

“輻射強度定義為單位立體角的功率”

從天線輻射出的輻射在特定方向上更強，表示該天線的最大強度。最大限度地發射輻射就是輻射強度。

數學表示式

輻射強度是透過將輻射功率乘以徑向距離的平方得到的。

$$U = r^{2} \times W_{rad}$$

其中

• U 是輻射強度

• r 是徑向距離

• W_rad 是輻射功率。

上述公式表示天線的輻射強度。徑向距離的函式也表示為Φ。

單位

輻射強度的單位是瓦特/球面度或瓦特/弧度²。