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bg8knx 2024-10-14 12:44

天线原理刨根问底

本人小白中的小白,想请大伙指导探讨一下天线的基础,比如天线为什么四分之一四分之三八分之五,以及电荷在天线的分布走向。还有为什么天线驻波只在天线上又不会反射回机器。还有四分之三为什么成容性要加线圈匹配而四分之一又不用。喜欢的欢迎指导大神们也不要拍砖

bi3mnr 2024-10-14 21:44
上小破站 搜 电磁波原理

永远的FM 2024-10-15 13:42
有一本书叫  天线手册 适合楼主

bg8knx 2024-10-18 14:19
我去找找

BG8AQA FROM CD 2024-10-21 16:23
建议看两本书:
1. 自制高频/甚高频天线手册,很老的一个小册子
2. 胡树豪的《实用射频技术》

射频跟低频电子电路有个区别,你要从能量的角度去思考(更接近物理本质),比如短路和开路,都不能吸收能量,所以基本是一样的、除了相位想法——而在低频电子,开路和短路则是完全相反的两个极端。

天线和馈线是不可分离的(因此经常说“天馈”),发射机通常并不是直接连接天线、而是经过馈线(也叫传输线),对于发射机来说,馈线是其负载,对于馈线来说、天线是其负载。

仅就天线而言,你可以从两个角度来看待和分析:
1.做为发射机(和馈线)的负载,这时它就是一个电阻、电抗(电感、电容)的组合,你关心的是它的输入阻抗是多少、是什么性质(感性?容性?感抗多少?容抗多少?)最终的目的是尽可能的和发射机(馈线)的50Ω阻抗相匹配,最大程度地把射频功率馈送给它、而不是反射回去(导致驻波比/反射系数上升)、增加损耗(swr高的时候馈线、尤其同轴电缆损坏增大)、甚至击穿电缆绝缘、以及发射机末级发热(反射回来的射频功率)
2. 对于环境以及接收方而言,天线的辐射电阻是多少? 场型如何(也就是水平、垂直方向的瓣角)——只有点源天线是(立体)全向均匀的,其它天线都有一定的方向性所谓的“增益”,也只是把电磁波集中于某些方向产生的。

2里的辐射电阻和1里的天线(输入)阻抗不是一回事, 天线的输入阻抗是随频率变化的RCL的组合,绝大多数时候是电阻和电容/电感组成的复阻抗,2里的辐射电阻是一种“视在”电阻,就是通过馈线送到天线上的射频能量,通过天线辐射出去了,从源端来看是被“耗散”掉了——跟电阻通电发热相似,只是一个是电能变成了热能,一个是电能变成了电磁波。

至于你问到的为什么几分之几波长的天线有什么特性,也是因为射频能量被馈送到天线后,电流和电压并不能保持始终同相,从入口(即馈线末端)来看,有时电流领先电压、有时滞后与电压,因此呈现出“容性”或“感性”——并且不是固定一成不变的、而是随频率、天线阵子的物理长度(二者结合就决定了振子的“电长度”——即不以mm、cm或英尺、英尺为单位的长度,而是以波长为单位的长度)

那两本都看完了之后,可以看arrl的天线手册。

三本书里,我个人最最泣血推荐的是胡树豪的“实用射频技术”,不仅详细讲解了天线、馈线,同时把矢量网咯分析的原理也讲清楚了,天馈要搞懂,离开矢量测量基本是不可能的。

祝愉快。

BG8AQA FROM CD 2024-10-21 16:34
胡老举的一个(极端的)例子,可以说明馈线/振子的电长度对其特性的影响:
一个1/4波长的馈线,在输入端测量,末端短路时,呈开路状态(阻抗无穷大),末端开路时,呈短路状态(阻抗≈0)
馈线、振子是呈纯组、感性、容性。。,都是由这个电长度影响和决定的。

again,天线就是两个角色:
1. 做为发射机和馈线的负载,尽可能地与发射机、馈线的阻抗匹配(或共轭匹配),把馈送来的射频能量吸收了,尽可能不反射;
2. 对于通讯对象,尽可能地把能量集中、朝向接受者、把电磁波辐射出去(方向瓣角、仰角)。

bg8knx 2024-10-22 10:52
非常感谢大神指导

bg8knx 2024-10-22 11:01
就是有点不明白为什么偶极天线是属于驻波天线,天线上面驻波了为什么又不反射回机器,驻波为什么又会发射能量

bg8kuq 2024-10-22 11:31
[attachment=797963]

bg8kuq 2024-10-22 11:35
[attachment=797964]

bd4lb 2024-10-22 12:29
@bg8knx  
天线系统,是把短波电台发射出来的高频信号,转化成了电磁波。
电磁场的传播速度是光速。

天线振子上面的高频信号,是可以测量的。
使用简单的测量方法,能看到高频电流的分布情况。
我以前发过帖子。
感兴趣的话,您看看吧。


BG8AQA FROM CD 2024-10-22 16:33
bg8knx:就是有点不明白为什么偶极天线是属于驻波天线,天线上面驻波了为什么又不反射回机器,驻波为什么又会发射能量 (2024-10-22 11:01) 

只有末端有终端电阻吸收反射波能量的才是行波天线(因为电阻吸收了能量→效率低),所以行波天线用得很少。

没有终端电阻的天线,振子物理长度是固定的,电长度会随着频率(也就是波长)的变化使天线入口的阻抗呈现出不同的状态(纯阻「但不一定正好是50Ω」、容性、感性。。。),只要不能跟发射机、馈线的50Ω完全匹配,就会有反射(即驻波比或反射系数增大)

天线出现主波,能量会反射会发射机,导致末级发热。

驻波“发射能量”这个说法我没听过,所谓”驻波“是一种现象——完全匹配时没有反射、只有入射,能量全部被负载(在发射机——馈线——天线这套体系内,天线就是负载)吸收了,不匹配时除了入射、还有反射,入射和反射信号是同源的(频率完全相同),叠加后会沿着传输线呈现出有规律的高低不同,最大值和最小值之比称为”驻波比“,其实更科学的表达方式是反射系数——直观反映反射信号和入射信号的功率的比值(对数形式)


bg8knx 2024-10-27 15:09
十分感谢大神指导

bg8knx 2024-10-27 15:17
就是搞不懂为啥叫驻波天线,是否可以理解为只在天线上驻波,到馈线端头就过不去了

bd4lb 2024-10-27 16:13
楼主好!
首先,先搞明白:驻波的解释。
搜索,驻波百科。
天线振子上面,高频信号的分布,也是有规律的。
虽然,天线振子上面的高频信号,肉眼看不见,但是,可以使用简单的仪器测量到。

天线在某个频率谐振之后,天线振子上面的高频电流分布位置,是固定不变的。



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