天线基础知识漫谈

索辰信息2022-02-17 15:55:03

写在前面

天线标准的学术定义是:能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效地接受空间某特定方向来的电磁波的装置。


1
天线工作原理


天线到底是怎么工作的呢?


参看下面的图1,如果只是两根距离很近的导线的话,电场被束缚在两线之间,非常微弱;如果像图2一样,将两线张开一个角度,电场就散播到周围空间辐射增强了;如果像图3一样导线长度可和波长比拟,这样子导线上的电流大大增加,电磁辐射增强,天线也就实现了电磁波的发射功能。


2
天线分类


从种类来说,天线家族非常庞大,但是基本上所有的天线都可以看成基本类型的组合或者衍生。关于天线的基本类型,亲们可以参见如下的表格(分类有很多种,这里只列出了其中一种分类方式,亲们也可以尝试自行划分):


天线种类

说明

细分子类

图例

线天线

天线半径小于或远小于一个波长

包括偶极子天线、单极天线和小环天线


偶极子天线

微带天线

在介质基片上光刻腐蚀的微带线

包括微带振子天线、微带天线和微带缝隙天线等


微带天线

反射面天线

主要指利用抛物面来辐射电波

主要是指碟形天线


碟形天线

行波天线

天线上不出现发射波,其电流分布可以用同方向传播的行波表示

包括螺旋天线、八木天线、菱形天线等


螺旋天线

孔径天线

通过开孔或者是缝隙来辐射电波

包括缝隙天线、开槽波导天线、喇叭天线等


喇叭天线


其实从另一个原理角度出发,天线也可以分为行波天线和驻波天线。所谓行波天线就是指天线上的电流按行波分布的天线,行波天线可在导线末端接匹配负载使天线上电流避免反射而以行波分布;行波天线是宽频带天线,但是有匹配负载所以工作效率低。除了行波天线,其它大部分天线都属于驻波天线。驻波天线属于谐振天线,一般不需要匹配负载。由于是谐振装置,驻波天线的工作频带普遍都较窄,相对带宽不高但是基本体积较小。


3
天线发展趋势


天线经过几十年的发展,已经从当年的“大块头”变得越来越玲珑可人。小型化、超宽频、智能天线、MIMO都是当今天线发展的趋势。


在高度集成电路化的今天,现在的分立式元件其实越来越多地以被集成到了PCB板上,尤其是窄带的低功率器件,如功分器、滤波器、开关等等。但是天线尤其是高频宽频段的天线,是比较难以被集成的。所以天线在射频领域,依然还是比较深的一个专业方向。


来源:射频圈