关于天线的知识太多,选一些简单的和HAM相关的说说。
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天线基本概念:
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天线能够把在传输线中的传输的高频信号转化为在空间传播的无线电波,并能够把在空间传播的无线电波转化为传输线接收的高频信号。
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.1 无线电波的极化
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无线电波在空间传播时,其电场方向是按一定的规律而变化的,这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向称为电波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面,我们就称它为垂直极化波。如果电波的电场方向与地面平行,则称它为水平极化波。
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极化损失
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垂直极化波要用具有垂直极化特性的天线来接收;水平极化波要用具有水平极化特性的天线来接收;右旋圆极化波要用具有右旋圆极化特性的天线来接收;而左旋圆极化波要用具有左旋圆极化特性的天线来接收。
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当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时,在接收过程中通常都要产生极化损失,例如:当用圆极化天线接收任一线极化波,或用线极化天线接收任一圆极化波时,都要产生3分贝的极化损失,即只能接收到来波的一半能量;
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当接收天线的极化方向(例如水平或右旋圆极化)与来波的极化方向(相应为垂直或左旋圆极化)完全正交时,接收天线也就完全接收不到来波的能量,这时称来波与接收天线极化是隔离的。
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介绍了这么多,在实际中需要注意的问题只有一个,就是天线不能随便摆,经常看到有的HAM为了方便车载天线是倾斜的或者是放倒的,这时候极化方向正好和别人垂直放置的天线正交,接收效果当然不好。
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垂直极化:
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水平极化:
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天线的功能是控制辐射能量的去向。一个单一的对称振子具有“面包圈” 形的方向图, 在地平面上,为了把信号集中到所需要的地方,要求把“面包圈” 压成扁平的:
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增益是指在输入功率相等的条件下,实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的场强的平方之比,即功率之比。增益一般与天线方向图有关,方向图主瓣越窄,后瓣、副瓣越小,增益越高。
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这里需要大家了解的一点就是,我们所说的增益,并不是说天线能把发射机的功率变大,而是把功率集中到水平方向上去发射。这么理解吧,功率在理想状态下像个气球,4散均衡发散,而天线的作用像是把气球压扁了,在水平面上得到更多的能量,但在垂直面上损失了能量。
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说到增益,就不得不说一下功率单位了。
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大家平时都说多少多少瓦的功率,什么手台1W/2W/5W,车台40W之类的,其实对于无线工程师来说更常用分贝dBm这个单位,dBm单位表示相对于1毫瓦的分贝数,dBm和W之间的关系是:
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dBm=10*lg(mW)
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1w的功率,换算成dBm就是10×lg1000=30dBm。
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2w是33dBm,4W是36dBm……大家发现了吗?瓦数增加一倍,dBm就增加3。
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为什么要用dBm做单位?原因大致有几个:
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1、对于无线信号的衰减来说,不是线性的,而是成对数关系衰减的。用分贝更能体现这种关系。
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2、用分贝做单位比用瓦做单位更容易描述,往往在发射机出来的功率几十上百瓦,到了接收端已经是以微微瓦来计算了。
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3、计算方便,衰减的计算公式用分贝来计算只用做加减法就可以了。
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一个单一的“对称振子”具有“面包圈” 形的方向图。那么怎样把这个“面包圈”压得更扁些呢?办法就是用“对称振子组阵”,就能够控制辐射能构成“扁平的面包圈”。上回也说过,单一对称振子的理想增益是2.17dB,那么各位HAM注意一下,我们使用的很多天线增益是2.15dB的,这种天线一般就是一根单一对称振子天线。而大于这个值的,则是对称振子组阵的天线。这里也解释了为什么增益越大,天线越长。因为振子越多当然天线越长嘛。
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另外要注意的就是,对于使用者来说,天线也不是增益越大越好。因为水平面增益越大,垂直面增益就越小,对方向的要求也就越高,对于移动性较强的电台来说反而不是好事。另一个,长度太长也造成使用不便。如果是固定电台,用大增益的棒子倒还无所谓,要注意就是保证棒子安装的垂直度,别装歪了,波瓣就变成一头冲下一头朝天了。
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移动中的车台,选装什么样的天线好那?
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实际上厂商会帮我们想好这个问题的,呵呵,一般市面卖的车载台天线都问题不大,增益在10dB以下的天线其实垂直半功率角都很大。我自己的感觉嘛,还是1.5米以下的天线比较协调也比较稳当。
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解释一下“垂直半功率角”和“水平半功率角”:
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在波瓣方向图中通常都有两个瓣或多个瓣,其中最大的瓣称为主瓣,其余的瓣称为副瓣。主瓣两半功率点(就是功率降至一半,即3dB)间的夹角定义为天线方向图的波瓣宽度。称为半功率(角)瓣宽。主瓣瓣宽越窄,则方向性越好,抗干扰能力越强。对于全向天线,因为在水平面上是成圆形发射的,就只有垂直半功率角而没有水平半功率角。
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[此贴子已经被作者于2005-8-10 0:15:40编辑过]