天线基本知识，天线类型，天线功能

工业无线教程:关于工业天线、天线功能和天线功能，您需要了解的内容。

通过丹尼尔·e·卡帕诺 2014年8月2日

在我们进入黑魔法之前无线信号传播，我们需要了解工业无线系统的一个重要部分:天线。天线是将发射机与介质(在这种情况下是自由空间)耦合的手段。天线是电磁辐射器;它产生一个电磁场，从发射天线到接收器的天线，然后将电磁波转换为应用于接收器输入级的电信号。

有几种不同类型的天线，分为三大类:全向天线、定向天线和半定向天线。

—全向天线可以向各个方向传播。

—半定向天线以一种受限的方式传播，由特定的角度定义。

定向天线有一个狭窄的“波束”，允许高度定向传播;常见的类型是抛物线和八木。每一种都有独特的特点和应用。

传播模式显示在极坐标图上，传播角度被限制在功率水平下降3db的地方。图1显示了不同天线的极坐标图;显示了八木天线的半功率波束宽度。

被动增益放大信号

所有天线都表现出被动增益，用于放大信号。无源增益由dBi量测量，dBi是参考理论各向同性天线的增益;各向同性天线向各个方向均匀地传输能量，这在自然界中是不存在的。理想的半波偶极子天线的增益为2.15 dBi。还应该注意到，随着方向性的增加，增益也会增加。

EIRP，或等效(或有效)各向同性辐射功率，是测量理论各向同性天线在最大天线增益方向上发射的最大功率。EIRP计算传输线路和连接器的损耗，并包括实际天线增益。附近允许计算实际功率输出和场强值，如果实际天线增益和发射机输出功率已知。

偶极天线，橡胶鸭

偶极天线是最常用的天线类型，是全方位的，在水平平面上360度传播无线电频率(RF)能量。这些器件被构造成在所应用频率的一半或四分之一波长处共振。这种天线可以像两根剪成适当长度的电线一样简单，也可以像插图中所示的那样封装起来;这种配置通常被称为“橡胶鸭”天线。偶极子被用于许多企业和小型办公室和家庭办公室(SOHO)的Wi-Fi部署。

天线具有典型的阻抗，允许天线与发射机匹配以实现最大功率传输。如果天线和发射机不匹配，传输线上就会发生反射，从而使信号降级甚至损坏发射机。这些反射用驻波比(SWR)来描述，并表示传输线的效率。SWR为1:1表示没有功率反射和损耗;5:1表示反射和损失44%。SWR通常用作电压比，称为VSWR。

定向天线

定向和半定向天线将辐射功率集中到窄波束中，在此过程中增加了大量增益。天线属性也是互反的。发射天线的阻抗、增益等特性也适用于接收天线。这就是为什么同一天线可以同时用于发送和接收。高定向抛物线天线的增益用于放大微弱信号;这就是为什么这种类型的天线经常用于长距离链路的原因之一。

贴片天线，微带天线

贴片天线是一种半定向散热器，使用安装在地平面上的平坦金属条。天线背面的辐射被地平面有效地切断，增强了向前的方向性。这种类型的天线也称为微带天线。它通常是长方形的，用塑料外壳围住。这种类型的天线适合用标准的印刷电路板方法制造。贴片天线广泛应用于半定向天线;贴片天线的波束宽度在30到180度之间，典型增益为9 dB。

部门的天线

扇形天线是另一种半定向天线。扇形天线提供一个饼形(扇形)辐射模式，通常安装在所谓的扇形阵列中。扇形天线的波束宽度可以在60到180度之间，典型的是120度。在扇形阵列中，天线背靠背安装，以提供360度的全覆盖。扇形天线广泛用于蜂窝通信。

八木天线

常用的定向天线是Yagi- uda阵列，通常简称为Yagi。它是由乌达信太郎和他的同事八木秀津于1926年发明的。八木天线使用几个元件组成一个定向阵列。单个驱动元件，通常是偶极子，传播射频能量;紧接在驱动元件前面和后面的元件在相位和相位外重新辐射射频能量，分别增强和延迟信号。这些元素被称为寄生元素;被驱动元件后面的元件称为反射器，而被驱动元件前面的元件称为导引头。八木天线的波束宽度在30到80度的范围内，可以提供远远超过10 dBi的无源增益。多元件高增益八木如图4所示。

抛物线或碟形天线

抛物面天线或碟形天线是最常见的定向天线类型。抛物线是对称曲线;抛物面反射器是一个描述360度旋转曲线的曲面——一个盘子，或者用专业术语来说，一个抛物面。抛物面反射器具有高度的指向性，并能够将射频能量聚焦到光束中，就像手电筒一样。抛物面天线的波束宽度很窄，通常不超过25度。增益取决于直径和频率;在2.4 GHz频率下，1米碟形天线将提供约26 dBi增益，而10米天线将提供46 dBi增益。天线由半波偶极子天线或馈电喇叭“馈电”。抛物线天线用于建筑物之间或较大地理区域之间的远距离通信链路。非常大的抛物线天线用于射电天文学，可以提供1000万或约70 dBi的增益。