天線是什么?

天線是在無(wú)線電收發(fā)系統(tǒng)中，向空間輻射或從空間接收電磁波的裝置。

基站天線的發(fā)展史

什么是無(wú)線電波?

無(wú)線電波是一種信號(hào)和能量的傳播形式，在傳播過(guò)程中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)在空間中相互垂直，且都垂直于傳播方向。

無(wú)線電波的傳播方向

無(wú)線電波波長(zhǎng)和頻率間的關(guān)系

波長(zhǎng) λ= C/f (C為光速，f為工作頻率，λ為波長(zhǎng))

什么是天線極化波?

電磁波在空間傳播時(shí)，若電場(chǎng)矢量的方向保持固定或按一定規(guī)律旋轉(zhuǎn)，這種電磁波便叫極化波。

什么是雙極化天線?

由+45°和-45°兩副極化方向相互正交的天線組成，并同時(shí)工作在收發(fā)雙工模式下的天線。

什么是天線半波振子?

半波振子是天線的基本輻射單元，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，天線半波振子越大。

什么是天線的方向圖?

用來(lái)表述天線在空間各個(gè)方向上所具有的發(fā)射和接收電磁波的能力。

致遠(yuǎn)ZigBee模塊板載天線方向圖：

天線組成部件

1)輻射單元

2)反射板

3)饋電網(wǎng)絡(luò)

4)封裝防護(hù)

什么是天線增益?

在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的信號(hào)的功率密度之比。

1)天線一般為無(wú)源器件，不能產(chǎn)生能量，天線增益體現(xiàn)為將能量有效集中向某特定方向輻射或接受電磁波的能力。

2)天線的增益由振子疊加而產(chǎn)生，增益越高，天線長(zhǎng)度越長(zhǎng)。

3)天線增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。

匹配的概念是什么?

簡(jiǎn)單地說(shuō)，饋線終端所接負(fù)載阻抗等于饋線特性阻抗時(shí)，稱為饋線終端是匹配連接的。

匹配時(shí)，饋線上只存在傳向終端負(fù)載的入射波，而沒(méi)有由終端負(fù)載產(chǎn)生的反射波，因此，當(dāng)天線作為終端負(fù)載時(shí)，匹配能保證天線取得全部信號(hào)功率。如下圖所示，當(dāng)天線阻抗為 50 歐時(shí)，與50 歐的電纜是匹配的，而當(dāng)天線阻抗為 80 歐時(shí)，與50 歐的電纜是不匹配的。

如果天線振子直徑較粗，天線輸入阻抗隨頻率的變化較小，容易和饋線保持匹配，這時(shí)天線的工作頻率范圍就較寬。反之，則較窄。

在實(shí)際工作中，天線的輸入阻抗還會(huì)受到周圍物體的影響。為了使饋線與天線良好匹配，在架設(shè)天線時(shí)還需要通過(guò)測(cè)量，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整天線的局部結(jié)構(gòu)，或加裝匹配裝置。

下圖為ZM470SX LoRa模塊及為特殊應(yīng)用預(yù)留的π型匹配電路：

什么是反射損耗?

當(dāng)饋線和天線匹配時(shí)，饋線上沒(méi)有反射波，只有入射波，即饋線上傳輸?shù)闹皇窍蛱炀€方向行進(jìn)的波。這時(shí)，饋線上各處的電壓幅度與電流幅度都相等，饋線上任意一點(diǎn)的阻抗都等于它的特性阻抗。而當(dāng)天線和饋線不匹配時(shí)，也就是天線阻抗不等于饋線特性阻抗時(shí)，負(fù)載就只能吸收饋線上傳輸?shù)牟糠指哳l能量，而不能全部吸收，未被吸收的那部分能量將反射回去形成反射波。

什么是電壓駐波比(VSWR)?

為傳輸線上的電壓最大值與電壓最小值之比。當(dāng)天線端口沒(méi)有反射時(shí)，就是理想匹配，駐波比為1;當(dāng)天線端口全反射時(shí)，駐波比為無(wú)窮大。

電壓駐波比是天線高效率輻射的基本指標(biāo)要求。在全頻段內(nèi)考察VSWR，取最大值為指標(biāo)。