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逐步缩减半径(step-tapered)之双极天线的自我阻抗,是和双极元素直接相关,这是由「套迭式管(telescoping

tubing)」构成,如下图。套迭式管是一种使用在较大型天线中的物理设计,能在不产生过度风阻和增加额外重量的情况下,提供机械强度。

  一般来说,圆柱状双极的全长具有相同的共振频率,而且一个渐缩的双极(tapered

  dipole)之电抗的斜率曲线,实质上是比较短的。亦即,一个逐步缩小的双极天线之全长必须要比较长一点,以达到相同的共振。为这个计算所导出的算法是一些参考书籍的主题,不在本文中谈论。可以利用这个算法来设计八木(Yagi)天线,在数值分析软件中,就含有这个算法。

  线形单极 双极的一半,一个四分之一波长单极天线具有辐射电阻R = 36奥姆,可在「半无限导电接地面(semi-infinite

  conducting ground plane)」上运作,如下图所示。

  如果接地面积远小于一个波长(例如:一支单极天线安装在一辆车上),则其天线场型与自完整的接地面积所计算出的场型相比,是大不相同的。 螺旋天线

  螺旋天线是由克拉斯(Kraus)所创造,他曾说过一个有趣的故事,关于他如何在听到史丹佛大学教授谈到螺旋传递的波管(wave

  tube)时,领悟到相同的慢波结构可能具有和天线一样的收集讯号(signal-gathering或gain)的能力。他当天便在他的地下室(实验室)里测试了此种螺旋天线,并测量出它的增益与「圆形极化(circular

  polarization)」。 螺旋天线很简单但非常有效,它以简易的辐射体结构来提供增益。下图是其尺寸的实例: 为了完整的运作,周长必须是

  0.75 < Cλ = πDλ < 1.33。俯仰角是 α = tan-1(Sλ /Cλ) 。增益值大约是 G dBi = 11.8 +

  10log(Cλ2nSλ), 而 HPBW = 52/Cλ 度。中央馈线的馈点电阻是 R = 140Cλ,周围馈线是 R = 150/ 。

  周围馈线可被匹配至 Z0 = 50

  奥姆,这是利用第一螺旋的四分之一波段,它可以是介电质负载型(dielectric-loaded)或平坦型,并推挤靠近接地面,以形成一个匹配段,为四分之一波段得到必需且平均的

  Z0值。螺旋天线固定电路板上的实例如下图: 槽型天线

  槽型天线是藉由中止射频电流流进一个导电表面(例如:波导墙)所制成的。槽型天线是两个双极天线,且有相似的阻抗与场型。 微带补片天线

  微波补片天线是平面天线(planar antenna)的一个实用种类,它是在微带结构中制成,如下图所示。

  正方形面板区域(上图白色部分)是从一介电质结构的顶层面板(上图黑色部分)蚀刻而来的,此介电质结构的另一面(底部)有一接地平面。补片天线本质上是一矩形双极。使用高介电质常数的材料来减少天线的大小。此天线在任何环境下,都很容易安装,它能轻易地安装在车辆或飞机的表面上。补片天线是一种相当窄频的天线。在正方形结构里,一个线性的极化波向外辐射。

  有许多方法可以达到馈线与阻抗匹配。补片可与一个四分之一波长的高阻抗线匹配,或一条50奥姆线可延伸到补片的内部,如下图所示。阻抗在中心点是小的,且阻抗值是跟着轴长的增加而增加,所以尺寸的选择是以能得到支持50奥姆的点来决定的。

  另一种馈线匹配法是将一同轴线的中心导体透过介电质,在适当的阻抗点接触到补片的底部。补片的中心是经过此结构中的一个过孔(via)接地的,如下方的左图与中图所示。

  当两边尺寸不同,形成长方形时,补片会产生圆形极化波,如上方的右图所示。这是交叉式双极数组的模拟,而馈线是延着中心点到角落的对角线与补片连结着,为了达到阻抗匹配,必须为补片选择适当的尺寸。

  孔径天线 孔径天线包括: *开放式波导辐射器 *喇叭形(horn)与其他形状的波导辐射器 *喇叭形反射器天线

  孔径天线的响应场型与孔径所产生的「远场绕射(far field diffraction)」场型相同。远场场型的近似角宽度是θ =

  λ/D。一个孔径天线的模型是:在一个无限导电或吸收平面上有一直径D的孔径,且有一平面波由一侧射入。绕射场型越过很大的距离投射在平行面上,将会有一个中央点,其直径是由场型的角宽度公式决定。此模型如下图所示。

  这是假设孔径的照射度是平均分布的(uniform)。更精确地说,远场场型是分布在孔径各处的电场之傅立叶变换,并且考虑到孔径平面各处之振幅及相位的变动。

  一个波导管的开口端变成了一个非常高效率的辐射器,如下图。 增加孔径的大小(改变喇叭形状)可以增加波导天线的增益。圆形喇叭也被使用。参见下图。

  利用圆形极化器可制作一个圆形的喇叭天线,它可以辐射圆形的极化场型。 哪里有射频培训机构

 
 
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培训课程学习免费资料创建时间:2020/3/16
 
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