天线阻抗

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天线的阻抗与电压电流 天线输入。天线的输入也被称为天线端子。 这是非常重要的的。

假设天线有50欧姆的阻抗。 这意味着,如果一个正弦电压 振幅1伏特的天线终端的应用,则电流将有一个幅度 1 / 50= 0.02安培(“安培”)。 由于阻抗是一个实数,电压同相 电流。也就是说,目前不会导致或滞后电压。

另外,假设阻抗为Z =50+ J*50欧姆。 (请注意,“J”是-1的平方根)。然后, 阻抗有一个大小等于:

将相等于:

这意味着当前阶段将滞后45度的电压。 也就是说,电流波形的延迟相电压波形。 重申,如果 由以下公式定义的天线端子的电压(频率“F”):

然后电流将等于:

因此,天线的阻抗是一个简单的概念。 阻抗与输入电压和电流的 天线。天线阻抗的实部代表权力 无论是辐射或吸收内的天线。阻抗的虚部 代表就是在近场天线的中的权力。这是非辐射功率。 一个真正的输入阻抗(虚部为零)的天线是说是共振。 需要注意的是天线的阻抗将随频率。

现在,我们将解释为什么天线的阻抗是很重要的。 我们会考虑低 频率和高频率的情况下。

低频率

当我们正在讨论的频率低,传输线,连接 发射机或接收机的天线是短暂的。 一个短的传输线,天线理论总是 是指相对于一个波长。因此,5米,可短或很长。 这取决于我们使用的频率。 (“赫兹”)在60赫兹,波长约3100公里或5000公里。 因此, 传输线很短,几乎总是可以被忽略。 不过,考虑2吉赫。波长 是15厘米。 因此,您的手机内的短长的输电线路,可以考虑 一长排。在一般情况下,如果线的长度小于波长的十分之一, 被认为是一个短线。

考虑天线(这是作为“ZA”的阻抗代表)。 该天线是连接到一个与“ZS”给定的源阻抗的电压源。数量级 电压为“V”型。 等效电路如图1所示。

图1。天线连接到一个电压源的电路模型。

从电路 理论上,我们知道,P = I* V。 交付到天线的功率是:

假设“ZA”是很多的幅度小于“ZS”。 然后没有权力将交付 天线。因此,天线不会发送或接收的能量。 如果“ZA”的幅度大于“ZS”,那么同样的事情发生。 没有权力将被传递到天线。

对于从发电机转移到天线的最大功率, 天线阻抗的理想值是:

在上述公式中的*表示复数共轭 。 如果ZS =30+ J*30欧姆,然后 最大功率传输,天线阻抗ZA=30- J*30欧姆。通常情况下, 源阻抗是真实的(虚阻抗元件等于零),在这种情况下,最大功率, 发生转移时ZA= ZS。

我们现在知道,阻抗天线才能正常工作,不得过大 或太小。这是基本设计参数之一 一个天线。这并不总是很容易,设计一个合适的阻抗的天线。这是 也很难设计出一个在较宽的频率范围内的正常阻抗天线。

高频率

本节将更加先进。在低频电路理论中, 电线,连接东西不影响电路。 一旦导线成为一个重要部分 的波长,使事情变得非常不同。 例如,短路 零欧姆的阻抗。但是,如果阻抗是衡量一个结束 四分之一波长传输线,阻抗似乎是无限的。这是真的,即使 有一个直流(零频)的传导路径。

在一般情况下,输电线路将改变天线的阻抗。 这使得 很难提供电力,除非天线匹配的传输线的阻抗。

考虑如图2所示的情况。 是在传输线年底测量的阻抗。输电线路特性 阻抗等于“Z0的”长度等于为“L”。输电线路被连接到天线。 天线的阻抗ZA。

图2。高频率的范例。

采用高频传输线理论,输入 阻抗等于:

这是一个很难的公式来理解第一次观看时。然而, 幸运的结果是:

如果天线的传输线(ZA= ZO),然后输入阻抗相匹配的阻抗 不依赖于传输线的长度。

这使得事情简单得多。如果不匹配,天线的输入阻抗 千差万别的传输线长度。如果输入阻抗 以及源阻抗相匹配,没有非常大的权力将被传递到 天线。这股力量最终被反射回发射机。这可以是一个 本身的问题,特别是高功率传输。这种功率损耗 被称为阻抗不匹配。因此,我们看到, 有一个适当调整天线的阻抗是非常重要的。

驻波比 (VSWR)

我们可以看到,天线的阻抗是重要的,为尽量减少阻抗不匹配损失。不善匹配 天线辐射功率不会。这可以通过阻抗匹配有所缓解。 然而,阻抗匹配并不总是足够的带宽或频率范围。

一个常见的措施是如何很好地匹配天线的传输线或接收被称为 电压驻波比。这是书面(驻波比)。 VSWR是一个实数总是大于或等于 1。的VSWR等于1,表示没有失配损耗(即天线是完全匹配的TX线)。 高等 的VSWR值显示更多的失配损耗。

例如作为一个共同的VSWR值,等于3.0的VSWR表明约75%的动力被传递到 天线(或失配损耗为1.25 dB)的。驻波比为7.0表示44%的功率交付 天线(失配损耗为3.6分贝)。 6个或更多的VSWR是相当高的,一般会 需要加以改进。

参数驻波比听起来像一个过于复杂的概念。但是,电源反映 天线 传输线的干扰向前行驶权。这将创建一个常设的电压波形。 这可以由数量电压驻波比(VSWR)数值评估。 欲了解更多信息,看到的页面上 VSWR和VSWR规格.

在下一节天线基础,非常重要的天线参数,如带宽将被视为。


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