天线基础知识

天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介中传播的电磁波，或者进行相反的变换。以下是由小编整理关于天线知识的内容，希望大家喜欢!

天线的定义

我们知道，通信、雷达、导航、广播、电视等无线电设备，都是通过无线电波来传递信息的，都需要有无线电波的辐射和接收。在无线电设备中，用来辐射和接收无线电波的装置称为天线。天线为发射机或接收机与传播无线电波的媒质之间提供所需要的耦合。天线和发射机、接收机一样，也是无线电设备的一个重要组成部分。

天线的功用

天线辐射的是无线电波，接收的也是无线电波，然而发射机通过馈线送入天线的并不是无线电波，接收天线也不能把无线电波直接经馈线送入接收机，其中必须经过能量转换过程。下面我们以无线电通信设备为例分析一下信号的传输过程，进而说明天线的能量转换作用。

天线能量转换原理示意图

在发射端，发射机产生的已调制的高频振荡电流(能量)经馈电设备输入发射天线(馈电设备可随频率和形式不同，直接传输电流波或电磁波)，发射天线将高频电流或导波(能量)转变为无线电波—自由电磁波(能量)向周围空间辐射(见图1);在接收端，无线电波(能量)通过接收天线转变成高频电流或导波(能量)经馈电设备传送到接收机。从上述过程可以看出，天线不但是辐射和接收无线电波的装置，同时也是一个能量转换器，是电路与空间的界面器件。

天线的工作原理

当导体上通以高频电流时，在其周围空间会产生电场 与磁场。按 电磁场在空间的分布特性，可分为近区，中间区， 远区。设R为空间一点距导体的距离，在 时的区域称近区，在该区内的电磁场与导体中电流,电压有紧密的联系。

在 的区域称为远区，在该区域内 电磁场能离开导体向空间传播，它的变化相对于导体上的电流电压就要滞后一段时间，此时传播出去的电磁波已不与导线上的电流、电压有直接的联系了，这区域的电磁场称为 辐射场。

必须指出，当导线的长度 L 远小于波长 λ 时，辐射很微弱;导线的长度 L 增大到可与波长相比拟时，导线上的电流将大大增加，因而就能形成较强的辐射。

发射天线正是利用辐射场的这种性质，使传送的信号经过发射天线后能够充分地向空间辐射。如何使导体成为一个有效辐射体导系统呢?这里我们先分析一下传输线上的情况，在平行双线的传输线上为了使只有能量的传输而没有辐射，必须保证两线结构对称，线上对应点电流大小和方向相反，且两线间的距离《π。要使电磁场能有效地辐射出去，就必须破坏传输线的这种对称性，如采用把二导体成一定的角度分开，或是将其中一边去掉等方法，都能使导体对称性破坏而产生辐射。

图中将开路传输或距离终端π/4处的导体成直状分开，此时终端导体上的电流已不是反相而是同相了，从而使该段导体在空间点的辐射场同相迭加，构成一个有效的辐射系统。这就是最简单，最基本的单元天线，称为半波对称振子天线，其特性阻抗为75Ω。电磁波从发射天线辐射出来以后，向四面传播出去，若电磁波传播的方向上放一对称振子，则在电磁波的作用下，天线振子上就会产生感应电动势。如此时天线与接收设备相连，则在接收设备输入端就会产生高频电流。这样天线就起着接收作用并将电磁波转化为高频电流，也就是说此时天线起着接收天线的作用，接收效果的好坏除了电波的强弱外还取决于天线的方向性和半边对称振子与接收设备的匹配。

天线测量中的互易性

天线测量中被测天线的工作状态可以是发射状态，也可以是接收状态。这可根据测量的内容，测量的设备、场地条件等因素灵活选择。由天线互易原理得知，两种工作状态测量该天线参数的结果应该是一致的。

然而在实际测量中，互易原理必须在一定条件下才能应用。

(1)天线必须是线性的、无源的，如卫星电视接收天线，其馈源与高频头(LNB)为一体化的，不能用作发射。

(2)收发系统阻抗匹配要良好。虽然待测天线和源天线之间存在多次反射，但由于自由空间传播的衰减，这种影响并不严重。源天线、馈线、信号源以及待测天线、馈线及接收机，它们相互间的阻抗匹配是满足互易原理的重要条件。

(3)调换天线时，收发支路无有源器件，如功率放大器、低噪声放大器、混频器等。