解鎖無線通信:天線的魅力
發布時間:2024-08-17 責任編輯:lina
【導讀】天tian線xian是shi通tong信xin係xi統tong的de眼yan睛jing和he耳er朵duo。它ta是shi一yi種zhong幫bang助zhu電dian磁ci能neng量liang在zai電dian子zi設she備bei和he空kong氣qi之zhi間jian傳chuan播bo的de裝zhuang置zhi。因yin此ci,天tian線xian就jiu像xiang是shi一yi座zuo連lian接jie電dian子zi電dian路lu和he電dian波bo的de橋qiao梁liang。設she備bei通tong過guo這zhe種zhong連lian接jie,實shi現xian了le信xin號hao的de發fa送song和he接jie收shou。在zai日ri常chang生sheng活huo中zhong,天tian線xian普pu遍bian存cun在zai於yu眾zhong多duo設she備bei中zhong,例li如ru手shou機ji和he Wi-Fi。不同天線的用途也不盡相同。
天tian線xian是shi通tong信xin係xi統tong的de眼yan睛jing和he耳er朵duo。它ta是shi一yi種zhong幫bang助zhu電dian磁ci能neng量liang在zai電dian子zi設she備bei和he空kong氣qi之zhi間jian傳chuan播bo的de裝zhuang置zhi。因yin此ci,天tian線xian就jiu像xiang是shi一yi座zuo連lian接jie電dian子zi電dian路lu和he電dian波bo的de橋qiao梁liang。設she備bei通tong過guo這zhe種zhong連lian接jie,實shi現xian了le信xin號hao的de發fa送song和he接jie收shou。在zai日ri常chang生sheng活huo中zhong,天tian線xian普pu遍bian存cun在zai於yu眾zhong多duo設she備bei中zhong,例li如ru手shou機ji和he Wi-Fi。不同天線的用途也不盡相同。
偶極天線
偶(ou)極(ji)天(tian)線(xian)通(tong)常(chang)用(yong)於(yu)傳(chuan)輸(shu)廣(guang)播(bo)和(he)電(dian)視(shi)信(xin)號(hao)。它(ta)是(shi)一(yi)種(zhong)射(she)頻(pin)天(tian)線(xian)。這(zhe)種(zhong)天(tian)線(xian)有(you)兩(liang)個(ge)棒(bang)狀(zhuang)或(huo)線(xian)狀(zhuang)的(de)導(dao)電(dian)元(yuan)件(jian)。這(zhe)些(xie)導(dao)電(dian)元(yuan)件(jian)的(de)長(chang)度(du)大(da)約(yue)是(shi)該(gai)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)在(zai)自(zi)由(you)空(kong)間(jian)中(zhong)的(de)最(zui)大(da)波(bo)長(chang)值(zhi)的(de)一(yi)半(ban)。絕(jue)緣(yuan)材(cai)料(liao)從(cong)天(tian)線(xian)中(zhong)心(xin)將(jiang)這(zhe)兩(liang)種(zhong)導(dao)電(dian)材(cai)料(liao)分(fen)開(kai)。下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)為(wei)偶(ou)極(ji)天(tian)線(xian)。這(zhe)種(zhong)天(tian)線(xian)可(ke)以(yi)水(shui)平(ping)放(fang)置(zhi),也(ye)可(ke)以(yi)垂(chui)直(zhi)放(fang)置(zhi)。
圖1:偶極天線
射(she)頻(pin)電(dian)壓(ya)源(yuan)位(wei)於(yu)天(tian)線(xian)的(de)中(zhong)間(jian)。兩(liang)個(ge)導(dao)電(dian)元(yuan)件(jian)提(ti)供(gong)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)。這(zhe)些(xie)元(yuan)件(jian)可(ke)產(chan)生(sheng)電(dian)磁(ci)信(xin)號(hao)或(huo)無(wu)線(xian)電(dian)信(xin)號(hao),並(bing)會(hui)輻(fu)射(she)到(dao)天(tian)線(xian)外(wai)部(bu)。天(tian)線(xian)中(zhong)心(xin)的(de)電(dian)壓(ya)最(zui)小(xiao),電(dian)流(liu)最(zui)大(da)。而(er)偶(ou)極(ji)天(tian)線(xian)兩(liang)端(duan)的(de)電(dian)流(liu)最(zui)小(xiao),電(dian)壓(ya)最(zui)大(da)。這(zhe)就(jiu)是(shi)偶(ou)極(ji)天(tian)線(xian)分(fen)配(pei)電(dian)流(liu)的(de)方(fang)式(shi)。
圖 2 suoshiweichuizhiyutianxianzhouxiandeoujitianxianfangxiangtu。tianxiandefushetexingtongguofushefangxiangtuyituxingfangshimiaohuichulai。cimoshimiaoshuletianxianruhexiangkongjianfashenengliang。
圖2:輻射方向圖
因此,這款天線會將電信號轉換為射頻電磁信號。這些信號在發射端發射,並在接收端將射頻電磁信號轉換為電信號。
環形天線
這種類型的天線是將線圈或粗細均勻的電線彎曲成環形製成的。簡而言之,就是將射頻載流線圈彎曲成圓形、方形、矩形和橢圓形等形狀。
這些天線結構簡單、價格低廉且用途廣泛。它們的應用非常多,通常用於AM廣播和低頻應用。
圖3:環形天線
在所有形狀的天線中,環形天線的應用最為廣泛。這是因為環形天線在構造和分析方麵都非常簡單。
環形天線也稱為輻射線圈,截麵為單線圈或多線圈。具有兩圈或更多線圈的環形天線稱為框架。環形天線允許的工作頻率範圍在300 MHZ到3 GHz之間。
喇叭天線
喇叭天線是一種孔徑天線。它專為微波頻率 (300 MHz – 30 GHz) 而設計。天線的末端呈喇叭形狀。這種形狀具有更強的方向性,因此發射的信號可以輕而易舉地實現遠距離傳輸。
圖4:喇叭天線
拋物麵碟形天線
拋物麵天線收集或投射能量,例如電磁波。這種天線經常出現在雷達工程中。
圖5:拋物麵天線
圓形拋物麵反射器由金屬製成。這種結構通常是內側覆蓋著金屬網的框架。金屬網槽的寬度必須小於 λ/10 。這種金屬覆蓋物即反射器,充當反射雷達能量的鏡子。
圓(yuan)形(xing)拋(pao)物(wu)麵(mian)碟(die)形(xing)天(tian)線(xian)可(ke)產(chan)生(sheng)筆(bi)形(xing)射(she)束(shu)。如(ru)果(guo)反(fan)射(she)器(qi)是(shi)橢(tuo)圓(yuan)形(xing)的(de),則(ze)會(hui)產(chan)生(sheng)扇(shan)形(xing)射(she)束(shu)。監(jian)視(shi)雷(lei)達(da)在(zai)水(shui)平(ping)麵(mian)和(he)垂(chui)直(zhi)平(ping)麵(mian)上(shang)采(cai)用(yong)了(le)兩(liang)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)曲(qu)率(lv),從(cong)而(er)實(shi)現(xian)方(fang)位(wei)角(jiao)上(shang)所(suo)需(xu)的(de)筆(bi)形(xing)射(she)束(shu),以(yi)及(ji)仰(yang)角(jiao)上(shang)的(de)經(jing)典(dian)餘(yu)割(ge)平(ping)方(fang)扇(shan)形(xing)射(she)束(shu)。
拋物麵碟形天線具有很強的方向性,通常用於射電天文學和衛星通信。
八木宇田天線
八木宇田天線(又名八木天線)是一種方向性很強的天線,具有兩個或多個平行諧振天線組件作為半波偶極子。該天線由三個部分組成:反射器、驅動元件和導向器。單驅動元件通過傳輸線路或其他寄生元件連接發射器或接收器。在大多數情況下,反射器和一些導向器(較長的元件)都是寄生元件。
圖6:八木宇田天線
這些寄生元件(較短的元件)充(chong)當(dang)無(wu)源(yuan)諧(xie)振(zhen)器(qi)。它(ta)們(men)與(yu)驅(qu)動(dong)元(yuan)件(jian)一(yi)起(qi)工(gong)作(zuo),並(bing)與(yu)發(fa)射(she)器(qi)或(huo)接(jie)收(shou)器(qi)斷(duan)開(kai)電(dian)氣(qi)連(lian)接(jie)。八(ba)木(mu)天(tian)線(xian)通(tong)常(chang)在(zai)高(gao)頻(pin)和(he)超(chao)高(gao)頻(pin)範(fan)圍(wei)內(nei)工(gong)作(zuo),即(ji)使(shi)在(zai)最(zui)小(xiao)帶(dai)寬(kuan)下(xia),也(ye)可(ke)提(ti)供(gong)介(jie)於(yu)30 MHz到3 GHz之間的工作頻率。這些天線的獨特設計可實現良好的增益值(超過10dB)。
八木宇田天線具有很強的方向性。它們通常用於接收電視信號和進行無線電通信。
貼片天線
貼(tie)片(pian)天(tian)線(xian)是(shi)通(tong)過(guo)在(zai)介(jie)質(zhi)表(biao)麵(mian)上(shang)蝕(shi)刻(ke)出(chu)一(yi)塊(kuai)導(dao)電(dian)材(cai)料(liao)貼(tie)片(pian)製(zhi)成(cheng)的(de)天(tian)線(xian)。介(jie)質(zhi)材(cai)料(liao)安(an)裝(zhuang)在(zai)接(jie)地(di)層(ceng)上(shang),接(jie)地(di)層(ceng)支(zhi)撐(cheng)著(zhe)整(zheng)個(ge)結(jie)構(gou)。連(lian)接(jie)到(dao)貼(tie)片(pian)的(de)饋(kui)線(xian)將(jiang)激(ji)發(fa)天(tian)線(xian)。貼(tie)片(pian)天(tian)線(xian)也(ye)稱(cheng)為(wei)微(wei)帶(dai)天(tian)線(xian)或(huo)印(yin)刷(shua)天(tian)線(xian),因(yin)為(wei)這(zhe)是(shi)通(tong)過(guo)微(wei)帶(dai)技(ji)術(shu)製(zhi)造(zao)而(er)成(cheng)的(de)印(yin)刷(shua)電(dian)路(lu)板(ban)。
圖7:貼片天線
貼片天線通常用於Wi-Fi和無線通信。
螺旋天線
螺旋天線是最簡單的天線,廣泛用於超高頻應用,工作頻率通常在甚高頻和超高頻範圍內。這種天線有一根螺旋形狀的導線。
圖8:螺旋天線
螺旋天線具有高帶寬、高增益和圓極化等獨特特性。這種天線的頻率範圍為在30MHz -3GHz之間,常用於空間通信、衛星通信和無線網絡。
鞭形天線
鞭(bian)形(xing)天(tian)線(xian)常(chang)見(jian)於(yu)單(dan)極(ji)無(wu)線(xian)電(dian)天(tian)線(xian)。這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)要(yao)更(geng)換(huan)一(yi)根(gen)天(tian)線(xian),而(er)不(bu)是(shi)兩(liang)根(gen)天(tian)線(xian)並(bing)排(pai)運(yun)行(xing)或(huo)形(xing)成(cheng)環(huan)路(lu)。這(zhe)些(xie)天(tian)線(xian)被(bei)廣(guang)泛(fan)用(yong)於(yu)手(shou)機(ji)和(he)手(shou)持(chi)式(shi)無(wu)線(xian)電(dian)等(deng)設(she)備(bei)中(zhong)。
bianxingtianxiandechangdujuedingletadeqianzaibochang。fuzaixianquankeyianzhuangzaitianxianchangdufanweineiderenheweizhi,yisuoduanbianxingtianxiandechangdu。yinci,keyizaibuzengjiabianchangdeqingkuangxiazengjiadiangan。zuichangjiandebianxingtianxianshibanbochangbianxingtianxianhesifenzhiyibochangbianxingtianxian。
bianxingtianxianweichuizhijihua,yinweitashichuizhianzhuangzaidibuzaijushang。bianxingtianxiantongchangbeichengweiquanxiangbianxingtianxian,yinweitamennenggouzaishuipingmianshangxianggegefangxiangfushexinhao。danyangelaishuobingfeiruci,yinweisuoyoubianxingtianxiandouyouyigedingbuzhuixingmangqu。
單頻和雙頻天線
天線可以分為單頻天線和雙頻天線,具體取決於天線是可以在單頻段中工作還是在多頻段中工作。
danpintianxiankezaitedingpinlvxiagongzuo。zheyigongzuofanweitongchangjiaozhai。jinxuyigepinduandeyingyonghuishiyongzhezhongtianxian。chuantongdedianshixitongheguangboyinpinshiyongdanpintianxian。zhezhongleixingdetianxiankeyizhenduitedingpinlvjinxingxiugai,yihuodezuigaoxiaolvhezengyi。bianxingtianxian、單極天線、環形天線、喇叭天線和螺旋天線都是單頻天線。
ershuangpintianxiankezailianggebutongdepinlvxiagongzuo。zhexietianxianweimeigepinduanpeibeiledandudeyuanjianhuokuidiandian。tongchang,xuyaoduogepinduandeyingyonghuishiyongshuangpintianxian。yidongtongxinxitongshiyongdejiushishuangpintianxian。zhezhongleixingdetianxiankeyizaigezhongpinduanshangyunxing,erwuxufengetianxian。oujitianxian、貼片天線、八木天線和對數周期天線等就是雙頻天線。
單頻和雙頻天線的主要區別
單頻天線和雙頻天線的區別在於其設計,在於其各自工作頻段的數量。
以下是這兩種天線在設計上的一些主要區別:
danpintianxianshejiweizaitedingpinlvxiachanshengzhendong。tianxiandewulichicunjuedinglezhezhongzhendong。tianxiandechangdujuedingleqigongzuopinlv。zhexietianxiandedaikuanhenzhai,zhinengzaigongzhenhefujinpinlvxiagongzuo。
shuangpintianxianshejiweijuyoulianggebutongdegongzhenpinlv。zhexiepinlvtongchangyongyulianggebutongdepinduan。shuangpintianxianweimeigepinduanpeibeiledandudeyuanjianhuokuidiandian,shitianxiannenggouzailianggebutongdepinlvxiayunxing。 如果使用不同的物理尺寸來設計每個頻段的天線元件,則可以針對每個頻率範圍優化性能。
單頻和雙頻天線的性能特點
在性能方麵,單頻和雙頻天線各有優缺點。這些優點取決於應用。性能對比如下表所示:
單頻和雙頻天線的應用
在選擇是使用單頻天線還是雙頻天線時,頻率要求是關鍵。以下是每種天線的常見用例:
單頻天線
手機信號塔
GPS係統
衛星通信
雷達係統
廣播和電視信號發送
雙頻天線
Wi-Fi路由器
RFID係統
藍牙設備
無線接入點
手機
影響單雙頻天線性能的因素
安放單頻和雙頻天線的位置十分重要。良好的位置保證了更出色的性能。這些因素包括:
1.位置:在視線範圍內,天線和目標必須在一條線上,且沒有遮擋。不應有幹擾的建築物或惡劣的環境條件。
2.方向:tianxiandefangxiangzhiguanzhongyao。dingxiangtianxianduifangxiangcuowugengweimingan。weilehuodegengqiangdexinhao,tianxianbixuzhixiangmubiao。danshi,quanxiangtianxiandengtianxianzemeiyoutedingdefangxiangyaoqiu。
3.幹擾:單頻和雙頻天線的性能可能會因不同來源的幹擾而下降。所選位置應盡可能避免幹擾。可以使用濾波器或屏蔽器來減少幹擾。
4.電纜損耗:將天線連接到通信係統的電纜會導致信號損耗。高質量的電纜有助於最大限度地提高信號強度。
天線成本(單頻和雙頻)
單頻和雙頻天線的成本因多種因素而異,例如:
製造材料
天線可以由不同的材料製成。這些材料可能會對成本產生重大影響。例如,使用銅或鋁等優質材料可能比鋼製天線更加昂貴。
用於製造天線材料的供應情況和產地也會影響其價格。
尺寸
天線的尺寸也會影響成本。由於材料和製造成本的增加,大天線比小天線貴。
但是,天線尺寸還取決於工作頻率。更高的頻率通常需要更小的天線。
性能水平
為提高性能而優化的天線可能比性能較低的天線更加昂貴。例如,帶寬更寬的天線或效率更高的天線比性能較低的天線價格更高。
單頻天線
單頻天線通常比雙頻天線便宜。這是因為這些天線針對單一頻段進行了優化。
單頻天線的成本取決於其優化的頻段、天線的尺寸以及性能。
雙頻天線
雙頻天線的價格通常高於單頻天線,因為雙頻天線能夠在兩個不同的頻段上運行。
優化的頻段、尺寸和性能等各種因素都決定了雙頻天線的成本。
e絡盟與眾多供應商展開合作,提供包括單頻芯片天線和雙頻芯片天線在內的固定電阻器產品組合,可用於工業環境中的各種應用。
關於e絡盟
e絡盟隸屬於Farnell集團。Farnell是全球電子元器件以及工業係統設計、維護和維修產品與技術的分銷商,專注快速與可靠交付。從原型研究與設計到生產,Farnell全天候為客戶提供可靠的產品與專業服務。憑借逾80年行業經驗、47個本地化網站以及3500多名員工的專業團隊,Farnell致力於為客戶提供構建未來技術所需的各類組件。
Farnell在歐洲經營Farnell品牌,北美經營Newark品牌,亞太地區經營e絡盟品牌。同時,Farnell還通過CPC公司直接向英國地區供貨。
自2016年起,Farnell加入了全球技術分銷商安富利公司(納斯達克代碼:AVT)。如今,雙方的合作賦能Farnell支持客戶整個產品生命周期,提供獨特的分銷服務、端到端交付和產品設計專業知識。
(作者:e絡盟技術團隊)
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