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天線的(de)最佳長(cháng)度
發布時(shí)間(jiān):2011-10-21天線是一種外(wài)形結構簡單、性能評價因素複雜(zá)的(de)設備。描述天線特性的(de)參量包括電(diàn)波極化(huà)方式、電(diàn)波方向圖、波瓣寬度、方向性系數、增益系數、輸入阻抗、輻射效率、中心頻(pín)點、信号頻(pín)寬等。參量指标優越的(de)天線有(yǒu)利于提高(gāo)電(diàn)波信号質量,增強無線通(tōng)聯效果。但(dàn)是,在天線的(de)實際設計(jì)和(hé)應用過程中,很(hěn)難做到“魚肉和(hé)熊掌兼得”,即無法全面兼顧天線的(de)衆多參量指标,必須根據實際情況,做到必要取舍。
對(duì)于業(yè)餘無線電(diàn)愛好(hǎo)者而言,選擇天線需要綜合考慮使用電(diàn)波波段、通(tōng)聯距離、通(tōng)聯方向、使用場(chǎng)合、架設方式、成本費(fèi)用等使用因素,以及輸入阻抗、頻(pín)帶寬帶、中心頻(pín)點、輸入功率、增益、駐波、方向圖和(hé)前後比等天線特性。
1、電(diàn)波波段,是指天線輻射的(de)電(diàn)波信号處于哪個(gè)波段。每種天線都(dōu)對(duì)應一定應用頻(pín)段和(hé)波段,不能跨波段使用單波段天線。在性能方面,單波段天線的(de)性能一般優于多波段天線。
2、通(tōng)聯距離,是根據通(tōng)聯信号覆蓋範圍考慮選用何種天線類型。不同類型天線的(de)輻射效率不同。在相(xiàng)同的(de)條件(jiàn)情況下(xià),定向天線(如八木天線)輻射效率高(gāo)于全向天線。
3、通(tōng)聯方向,是指選用天線時(shí)需要考慮通(tōng)聯時(shí)的(de)電(diàn)波信号的(de)發射/接收方位。單一方向通(tōng)聯使用時(shí),可以選用定向天線,提高(gāo)通(tōng)聯效果;不定方向通(tōng)聯使用,則必須降低(dī)通(tōng)聯效果而選用全向天線。
4、使用場(chǎng)合,主要是指天線的(de)手持、車載、基地(dì)等使用方式。不同場(chǎng)合使用的(de)天線都(dōu)具有(yǒu)一定的(de)場(chǎng)地(dì)應用特點,例如,手持機(jī)應選擇小(xiǎo)巧靈活的(de)天線,車載應選擇風(fēng)阻小(xiǎo)的(de)天線,基地(dì)台應選用效率高(gāo)的(de)天線。
5、架設方式,是指在選用天線時(shí)需要考慮用戶的(de)架設場(chǎng)地(dì)、極化(huà)方向等因素。V形天線架設高(gāo)度與波形長(cháng)度有(yǒu)關;車載天線盡可能安裝在車頂中部;UV段八木天線要側立安裝,産生(shēng)垂直極化(huà)電(diàn)波。
6、成本費(fèi)用,體(tǐ)現(xiàn)出業(yè)餘無線電(diàn)的(de)“适度”精神。性能優越的(de)品牌天線,其價格一般均較高(gāo),而自(zì)制天線雖然性能有(yǒu)欠缺,但(dàn)費(fèi)用低(dī)廉,因此架設無線電(diàn)台時(shí),最好(hǎo)充分調研各種天線信息,做好(hǎo)費(fèi)用預算(suàn)。
7、輸入阻抗,主要是考慮系統連接時(shí)的(de)天饋系統匹配問(wèn)題,其涉及到電(diàn)台發射模塊、饋線及天線等設備。阻抗匹配優良的(de)天饋系統,可以降低(dī)駐波值,減少電(diàn)信号傳輸過程的(de)損耗,提高(gāo)通(tōng)聯效果。
8、頻(pín)帶寬度,是指天線的(de)工(gōng)作(zuò)頻(pín)率範圍,一般對(duì)應于中心頻(pín)點的(de)上(shàng)下(xià)對(duì)等頻(pín)率範圍。在中心頻(pín)點的(de)頻(pín)帶範圍內(nèi),天線效率較高(gāo),增益較大。在短波通(tōng)聯中,常應用天調以擴大頻(pín)帶寬帶,并使天線工(gōng)作(zuò)效果最佳。
9、中心頻(pín)點,是天線性能最好(hǎo)的(de)工(gōng)作(zuò)頻(pín)點,此時(shí)天線效率最高(gāo)、增益最大,駐波最小(xiǎo)。對(duì)于業(yè)餘無線電(diàn)應用而言,應将常用頻(pín)率範圍的(de)中間(jiān)值定為(wèi)天線的(de)中心頻(pín)點。
10、輸入功率,是指天線所能承受的(de)最大輸入功率。天線都(dōu)有(yǒu)一定的(de)輸入功率限制,因此,由電(diàn)台輸入至天線的(de)功率不能超過天線最大承受功率,最好(hǎo)為(wèi)其最大承受功率的(de)2/3為(wèi)宜。
11、方向圖,有(yǒu)助于分析信号的(de)覆蓋及分析信号傳輸情況,提高(gāo)通(tōng)聯效果,尤其是在依靠天波和(hé)地(dì)波傳播信号的(de)短波通(tōng)聯時(shí),必須根據天線架設的(de)高(gāo)度、波長(cháng)等信息分析波形方向圖。
12、前後比,是指天線所産生(shēng)電(diàn)波的(de)主瓣最大值與後瓣最大值之比,用于描述天線輻射電(diàn)波能力的(de)方向特性。天線的(de)前後比值越高(gāo),發射時(shí)前方能量越集中,輻射電(diàn)波信号越強。
此外(wài),再次特别提醒大家(jiā),天饋系統的(de)駐波值與天線效率之間(jiān)沒有(yǒu)直接關系。“駐波比越小(xiǎo),天線效率越好(hǎo)”、“駐波比越小(xiǎo),通(tōng)聯效果越好(hǎo)”等觀點,都(dōu)是片面的(de)理(lǐ)解。
很(hěn)多“火腿”在安裝制作(zuò)自(zì)己的(de)天線時(shí),覺得天線越長(cháng),發射或接受信号的(de)效果就越明(míng)顯。其實天線并不是越長(cháng)越好(hǎo),隻有(yǒu)在最合适的(de)範圍內(nèi),天線的(de)作(zuò)用才能發揮到最大。我們知道(dào)有(yǒu)一些參量可以影響到天線的(de)發射或接收的(de)特性,如方向,天氣,周邊環境,質量,安裝方法,壽命,噪聲溫度等。其中天線的(de)長(cháng)度也是一個(gè)很(hěn)重要的(de)因素。
那(nà)麽,天線到底在什麽長(cháng)度時(shí),才能達到最佳功效呢(ne)?
理(lǐ)論和(hé)實踐證明(míng),當天線的(de)長(cháng)度為(wèi)無線電(diàn)信号波長(cháng)的(de)1/4時(shí),天線的(de)發射和(hé)接收轉換效率最高(gāo)。因此,天線的(de)長(cháng)度将根據所發射和(hé)接收信号的(de)頻(pín)率即波長(cháng)來(lái)決定。隻要知道(dào)對(duì)應發射和(hé)接收的(de)中心頻(pín)率就可以用下(xià)面的(de)公式算(suàn)出對(duì)應的(de)無線電(diàn)信号的(de)波長(cháng),再将算(suàn)出的(de)波長(cháng)除以4就是對(duì)應的(de)最佳天線長(cháng)度。
頻(pín)率與波長(cháng)的(de)換算(suàn)公式為(wèi):
波長(cháng)=30萬公裏/頻(pín)率
=300000000米/頻(pín)率(得到的(de)單位為(wèi)米)
例:求業(yè)餘無線電(diàn)台的(de)天線長(cháng)度
已知業(yè)餘無線電(diàn)台使用的(de)信号頻(pín)率為(wèi)435MHz附近(jìn),其波長(cháng)為(wèi):
波長(cháng)= 300000公裏/435MHz
= 300000000/435000000
= 300/435
= 0.69米
對(duì)應的(de)最佳天線長(cháng)度應為(wèi) 0.69/4 等于0.1725米
當頻(pín)率為(wèi)439MH時(shí),大家(jiā)可以将計(jì)算(suàn)公式簡化(huà)為(wèi)
波長(cháng)=300/439
=0.683米
最佳天線長(cháng)度為(wèi)0.683米/4,等于0.17米