8 手機學微波拋物面天線和手電筒的原理

2017-02-26 by:CAE仿真在線來源:互聯網

微波站接收或發送信號,都需要天線。為了使發送端和接收端的天線在視距范圍內,天線一般架的很高,在樓頂或鐵塔上面。天線是一個轉換器。在發送方向上,放大器輸出的射頻頻段信號耦合到天線,然后轉換為電磁能量以波的形式向空中輻射;接收方向上,天線接收空間的的電磁波信號,把其電磁波能量通過天線轉換為電信號,并將其送到接收放大器的輸入端。所以天線是傳輸線向自由空間或從自由空間至傳輸線的轉換接口。現在我們通常使用拋物面天線。

拋物面天線主要由三大部分組成:拋物面反射器、饋源、安裝托架。實質上,饋源就是個初級天線,朝著反射器輻射電磁波。反射器是個無源裝置,只是將位于焦點的饋源輻射出的能量進行反射,反射出的波束具有一定的方向性,且在與傳播方向垂直的平面上相位相同。

還是這么說吧。天線原理和我們最早的家用電器手電筒的光學原理十分類似。小電燈泡就是饋源,手電筒頭上的聚光器(小鋁碗)就是天線。手電筒的亮度取決于:1、頭大(天線口徑大)、2、燈泡大(饋源效率高)、3筒長電池多(放大器功率大)

微波天線分類:

1.按照安裝方式分為: 直扣式天線和分離式天線

直扣式天線安裝時可將ODU直接扣在天線

分離式天線安裝時是將ODU安裝在ODU適配器上,適配器固定在鐵塔上,天線與ODU適配器通過軟波導進行連接。

圖1 直扣,分離式安裝示意圖

2.按照極化方式分為:雙極化天線和單極化天線

單極化天線:可以發送或接收一個極化方向的電磁波

雙極化天線:可以同時發送與接收一路水平方向的電磁波和一路垂直方向的電磁波

圖2 單極化,雙極化天線示意圖(上圖為雙極化天線,下圖為單極化天線)

天線指標:

? 天線增益

天線增益可衡量天線輻射能量的集中程度,表示天線在空間某點的功率與一理想(無方向性)天線在同一點的功率之比,單位為dBi

其中 Gain 單位dB

F 單位 GHz

D 單位 m

η(天線效率)=天線的輻射功率/天線的輸入功率

由公式可知,當頻率一定時,天線口徑增加一倍,天線增益增加6dB,當天線口徑一定時,頻率增加一倍,天線增益也增加6dB?

? 天線RPE

在建議ETSI 302 217中對天線的RPE等級進行了定義,RPE圖是對天線在不同方位角上增益的要求,如下圖所示,圖中縱坐標為天線增益,橫坐標為方位角,天線輻射方向圖在包絡要求的范圍內則滿足RPE要求,等級越高則天線性能越好。你可以想象兩個不同大小的手電筒照向夜空,質量好的,則照的遠,光柱集中;差的則照不遠,光柱散。RPE某種意義上反映了天線能量的集中度。天線增益越高,則天線的能量集中度越高。下一個指標中半功率角越散。