解鎖無線通信:天線的魅力
發布時間:2024-08-17 責任編輯:lina
【導讀】tianxianshitongxinxitongdeyanjingheerduo。tashiyizhongbangzhudiancinengliangzaidianzishebeihekongqizhijianchuanbodezhuangzhi。yinci,tianxianjiuxiangshiyizuolianjiedianzidianluhedianbodeqiaoliang。shebeitongguozhezhonglianjie,shixianlexinhaodefasonghejieshou。zairichangshenghuozhong,tianxianpubiancunzaiyuzhongduoshebeizhong,lirushoujihe Wi-Fi。不同天線的用途也不盡相同。
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偶極天線
偶(ou)極(ji)天(tian)線(xian)通(tong)常(chang)用(yong)於(yu)傳(chuan)輸(shu)廣(guang)播(bo)和(he)電(dian)視(shi)信(xin)號(hao)。它(ta)是(shi)一(yi)種(zhong)射(she)頻(pin)天(tian)線(xian)。這(zhe)種(zhong)天(tian)線(xian)有(you)兩(liang)個(ge)棒(bang)狀(zhuang)或(huo)線(xian)狀(zhuang)的(de)導(dao)電(dian)元(yuan)件(jian)。這(zhe)些(xie)導(dao)電(dian)元(yuan)件(jian)的(de)長(chang)度(du)大(da)約(yue)是(shi)該(gai)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)在(zai)自(zi)由(you)空(kong)間(jian)中(zhong)的(de)最(zui)大(da)波(bo)長(chang)值(zhi)的(de)一(yi)半(ban)。絕(jue)緣(yuan)材(cai)料(liao)從(cong)天(tian)線(xian)中(zhong)心(xin)將(jiang)這(zhe)兩(liang)種(zhong)導(dao)電(dian)材(cai)料(liao)分(fen)開(kai)。下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)為(wei)偶(ou)極(ji)天(tian)線(xian)。這(zhe)種(zhong)天(tian)線(xian)可(ke)以(yi)水(shui)平(ping)放(fang)置(zhi),也(ye)可(ke)以(yi)垂(chui)直(zhi)放(fang)置(zhi)。
圖1:偶極天線
射she頻pin電dian壓ya源yuan位wei於yu天tian線xian的de中zhong間jian。兩liang個ge導dao電dian元yuan件jian提ti供gong電dian壓ya和he電dian流liu。這zhe些xie元yuan件jian可ke產chan生sheng電dian磁ci信xin號hao或huo無wu線xian電dian信xin號hao,並bing會hui輻fu射she到dao天tian線xian外wai部bu。天tian線xian中zhong心xin的de電dian壓ya最zui小xiao,電dian流liu最zui大da。而er偶ou極ji天tian線xian兩liang端duan的de電dian流liu最zui小xiao,電dian壓ya最zui大da。這zhe就jiu是shi偶ou極ji天tian線xian分fen配pei電dian流liu的de方fang式shi。
圖 2 所suo示shi為wei垂chui直zhi於yu天tian線xian軸zhou線xian的de偶ou極ji天tian線xian方fang向xiang圖tu。天tian線xian的de輻fu射she特te性xing通tong過guo輻fu射she方fang向xiang圖tu以yi圖tu形xing方fang式shi描miao繪hui出chu來lai。此ci模mo式shi描miao述shu了le天tian線xian如ru何he向xiang空kong間jian發fa射she能neng量liang。
圖2:輻射方向圖
因此,這款天線會將電信號轉換為射頻電磁信號。這些信號在發射端發射,並在接收端將射頻電磁信號轉換為電信號。
環形天線
這種類型的天線是將線圈或粗細均勻的電線彎曲成環形製成的。簡而言之,就是將射頻載流線圈彎曲成圓形、方形、矩形和橢圓形等形狀。
這些天線結構簡單、價格低廉且用途廣泛。它們的應用非常多,通常用於AM廣播和低頻應用。
圖3:環形天線
在所有形狀的天線中,環形天線的應用最為廣泛。這是因為環形天線在構造和分析方麵都非常簡單。
環形天線也稱為輻射線圈,截麵為單線圈或多線圈。具有兩圈或更多線圈的環形天線稱為框架。環形天線允許的工作頻率範圍在300 MHZ到3 GHz之間。
喇叭天線
喇叭天線是一種孔徑天線。它專為微波頻率 (300 MHz – 30 GHz) 而設計。天線的末端呈喇叭形狀。這種形狀具有更強的方向性,因此發射的信號可以輕而易舉地實現遠距離傳輸。
圖4:喇叭天線
拋物麵碟形天線
拋物麵天線收集或投射能量,例如電磁波。這種天線經常出現在雷達工程中。
圖5:拋物麵天線
圓形拋物麵反射器由金屬製成。這種結構通常是內側覆蓋著金屬網的框架。金屬網槽的寬度必須小於 λ/10 。這種金屬覆蓋物即反射器,充當反射雷達能量的鏡子。
圓yuan形xing拋pao物wu麵mian碟die形xing天tian線xian可ke產chan生sheng筆bi形xing射she束shu。如ru果guo反fan射she器qi是shi橢tuo圓yuan形xing的de,則ze會hui產chan生sheng扇shan形xing射she束shu。監jian視shi雷lei達da在zai水shui平ping麵mian和he垂chui直zhi平ping麵mian上shang采cai用yong了le兩liang種zhong不bu同tong的de曲qu率lv,從cong而er實shi現xian方fang位wei角jiao上shang所suo需xu的de筆bi形xing射she束shu,以yi及ji仰yang角jiao上shang的de經jing典dian餘yu割ge平ping方fang扇shan形xing射she束shu。
拋物麵碟形天線具有很強的方向性,通常用於射電天文學和衛星通信。
八木宇田天線
八木宇田天線(又名八木天線)是一種方向性很強的天線,具有兩個或多個平行諧振天線組件作為半波偶極子。該天線由三個部分組成:反射器、驅動元件和導向器。單驅動元件通過傳輸線路或其他寄生元件連接發射器或接收器。在大多數情況下,反射器和一些導向器(較長的元件)都是寄生元件。
圖6:八木宇田天線
這些寄生元件(較短的元件)充chong當dang無wu源yuan諧xie振zhen器qi。它ta們men與yu驅qu動dong元yuan件jian一yi起qi工gong作zuo,並bing與yu發fa射she器qi或huo接jie收shou器qi斷duan開kai電dian氣qi連lian接jie。八ba木mu天tian線xian通tong常chang在zai高gao頻pin和he超chao高gao頻pin範fan圍wei內nei工gong作zuo,即ji使shi在zai最zui小xiao帶dai寬kuan下xia,也ye可ke提ti供gong介jie於yu30 MHz到3 GHz之間的工作頻率。這些天線的獨特設計可實現良好的增益值(超過10dB)。
八木宇田天線具有很強的方向性。它們通常用於接收電視信號和進行無線電通信。
貼片天線
貼(tie)片(pian)天(tian)線(xian)是(shi)通(tong)過(guo)在(zai)介(jie)質(zhi)表(biao)麵(mian)上(shang)蝕(shi)刻(ke)出(chu)一(yi)塊(kuai)導(dao)電(dian)材(cai)料(liao)貼(tie)片(pian)製(zhi)成(cheng)的(de)天(tian)線(xian)。介(jie)質(zhi)材(cai)料(liao)安(an)裝(zhuang)在(zai)接(jie)地(di)層(ceng)上(shang),接(jie)地(di)層(ceng)支(zhi)撐(cheng)著(zhe)整(zheng)個(ge)結(jie)構(gou)。連(lian)接(jie)到(dao)貼(tie)片(pian)的(de)饋(kui)線(xian)將(jiang)激(ji)發(fa)天(tian)線(xian)。貼(tie)片(pian)天(tian)線(xian)也(ye)稱(cheng)為(wei)微(wei)帶(dai)天(tian)線(xian)或(huo)印(yin)刷(shua)天(tian)線(xian),因(yin)為(wei)這(zhe)是(shi)通(tong)過(guo)微(wei)帶(dai)技(ji)術(shu)製(zhi)造(zao)而(er)成(cheng)的(de)印(yin)刷(shua)電(dian)路(lu)板(ban)。
圖7:貼片天線
貼片天線通常用於Wi-Fi和無線通信。
螺旋天線
螺旋天線是最簡單的天線,廣泛用於超高頻應用,工作頻率通常在甚高頻和超高頻範圍內。這種天線有一根螺旋形狀的導線。
圖8:螺旋天線
螺旋天線具有高帶寬、高增益和圓極化等獨特特性。這種天線的頻率範圍為在30MHz -3GHz之間,常用於空間通信、衛星通信和無線網絡。
鞭形天線
鞭bian形xing天tian線xian常chang見jian於yu單dan極ji無wu線xian電dian天tian線xian。這zhe意yi味wei著zhe要yao更geng換huan一yi根gen天tian線xian,而er不bu是shi兩liang根gen天tian線xian並bing排pai運yun行xing或huo形xing成cheng環huan路lu。這zhe些xie天tian線xian被bei廣guang泛fan用yong於yu手shou機ji和he手shou持chi式shi無wu線xian電dian等deng設she備bei中zhong。
bianxingtianxiandechangdujuedingletadeqianzaibochang。fuzaixianquankeyianzhuangzaitianxianchangdufanweineiderenheweizhi,yisuoduanbianxingtianxiandechangdu。yinci,keyizaibuzengjiabianchangdeqingkuangxiazengjiadiangan。zuichangjiandebianxingtianxianshibanbochangbianxingtianxianhesifenzhiyibochangbianxingtianxian。
bianxingtianxianweichuizhijihua,yinweitashichuizhianzhuangzaidibuzaijushang。bianxingtianxiantongchangbeichengweiquanxiangbianxingtianxian,yinweitamennenggouzaishuipingmianshangxianggegefangxiangfushexinhao。danyangelaishuobingfeiruci,yinweisuoyoubianxingtianxiandouyouyigedingbuzhuixingmangqu。
單頻和雙頻天線
天線可以分為單頻天線和雙頻天線,具體取決於天線是可以在單頻段中工作還是在多頻段中工作。
單dan頻pin天tian線xian可ke在zai特te定ding頻pin率lv下xia工gong作zuo。這zhe一yi工gong作zuo範fan圍wei通tong常chang較jiao窄zhai。僅jin需xu一yi個ge頻pin段duan的de應ying用yong會hui使shi用yong這zhe種zhong天tian線xian。傳chuan統tong的de電dian視shi係xi統tong和he廣guang播bo音yin頻pin使shi用yong單dan頻pin天tian線xian。這zhe種zhong類lei型xing的de天tian線xian可ke以yi針zhen對dui特te定ding頻pin率lv進jin行xing修xiu改gai,以yi獲huo得de最zui高gao效xiao率lv和he增zeng益yi。鞭bian形xing天tian線xian、單極天線、環形天線、喇叭天線和螺旋天線都是單頻天線。
而(er)雙(shuang)頻(pin)天(tian)線(xian)可(ke)在(zai)兩(liang)個(ge)不(bu)同(tong)的(de)頻(pin)率(lv)下(xia)工(gong)作(zuo)。這(zhe)些(xie)天(tian)線(xian)為(wei)每(mei)個(ge)頻(pin)段(duan)配(pei)備(bei)了(le)單(dan)獨(du)的(de)元(yuan)件(jian)或(huo)饋(kui)電(dian)點(dian)。通(tong)常(chang),需(xu)要(yao)多(duo)個(ge)頻(pin)段(duan)的(de)應(ying)用(yong)會(hui)使(shi)用(yong)雙(shuang)頻(pin)天(tian)線(xian)。移(yi)動(dong)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)使(shi)用(yong)的(de)就(jiu)是(shi)雙(shuang)頻(pin)天(tian)線(xian)。這(zhe)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)天(tian)線(xian)可(ke)以(yi)在(zai)各(ge)種(zhong)頻(pin)段(duan)上(shang)運(yun)行(xing),而(er)無(wu)需(xu)分(fen)隔(ge)天(tian)線(xian)。偶(ou)極(ji)天(tian)線(xian)、貼片天線、八木天線和對數周期天線等就是雙頻天線。
單頻和雙頻天線的主要區別
單頻天線和雙頻天線的區別在於其設計,在於其各自工作頻段的數量。
以下是這兩種天線在設計上的一些主要區別:
danpintianxianshejiweizaitedingpinlvxiachanshengzhendong。tianxiandewulichicunjuedinglezhezhongzhendong。tianxiandechangdujuedingleqigongzuopinlv。zhexietianxiandedaikuanhenzhai,zhinengzaigongzhenhefujinpinlvxiagongzuo。
雙shuang頻pin天tian線xian設she計ji為wei具ju有you兩liang個ge不bu同tong的de共gong振zhen頻pin率lv。這zhe些xie頻pin率lv通tong常chang用yong於yu兩liang個ge不bu同tong的de頻pin段duan。雙shuang頻pin天tian線xian為wei每mei個ge頻pin段duan配pei備bei了le單dan獨du的de元yuan件jian或huo饋kui電dian點dian,使shi天tian線xian能neng夠gou在zai兩liang個ge不bu同tong的de頻pin率lv下xia運yun行xing。 如果使用不同的物理尺寸來設計每個頻段的天線元件,則可以針對每個頻率範圍優化性能。
單頻和雙頻天線的性能特點
在性能方麵,單頻和雙頻天線各有優缺點。這些優點取決於應用。性能對比如下表所示:
單頻和雙頻天線的應用
在選擇是使用單頻天線還是雙頻天線時,頻率要求是關鍵。以下是每種天線的常見用例:
單頻天線
手機信號塔
GPS係統
衛星通信
雷達係統
廣播和電視信號發送
雙頻天線
Wi-Fi路由器
RFID係統
藍牙設備
無線接入點
手機
影響單雙頻天線性能的因素
安放單頻和雙頻天線的位置十分重要。良好的位置保證了更出色的性能。這些因素包括:
1.位置:在視線範圍內,天線和目標必須在一條線上,且沒有遮擋。不應有幹擾的建築物或惡劣的環境條件。
2.方向:天tian線xian的de方fang向xiang至zhi關guan重zhong要yao。定ding向xiang天tian線xian對dui方fang向xiang錯cuo誤wu更geng為wei敏min感gan。為wei了le獲huo得de更geng強qiang的de信xin號hao,天tian線xian必bi須xu指zhi向xiang目mu標biao。但dan是shi,全quan向xiang天tian線xian等deng天tian線xian則ze沒mei有you特te定ding的de方fang向xiang要yao求qiu。
3.幹擾:單頻和雙頻天線的性能可能會因不同來源的幹擾而下降。所選位置應盡可能避免幹擾。可以使用濾波器或屏蔽器來減少幹擾。
4.電纜損耗:將天線連接到通信係統的電纜會導致信號損耗。高質量的電纜有助於最大限度地提高信號強度。
天線成本(單頻和雙頻)
單頻和雙頻天線的成本因多種因素而異,例如:
製造材料
天線可以由不同的材料製成。這些材料可能會對成本產生重大影響。例如,使用銅或鋁等優質材料可能比鋼製天線更加昂貴。
用於製造天線材料的供應情況和產地也會影響其價格。
尺寸
天線的尺寸也會影響成本。由於材料和製造成本的增加,大天線比小天線貴。
但是,天線尺寸還取決於工作頻率。更高的頻率通常需要更小的天線。
性能水平
為提高性能而優化的天線可能比性能較低的天線更加昂貴。例如,帶寬更寬的天線或效率更高的天線比性能較低的天線價格更高。
單頻天線
單頻天線通常比雙頻天線便宜。這是因為這些天線針對單一頻段進行了優化。
單頻天線的成本取決於其優化的頻段、天線的尺寸以及性能。
雙頻天線
雙頻天線的價格通常高於單頻天線,因為雙頻天線能夠在兩個不同的頻段上運行。
優化的頻段、尺寸和性能等各種因素都決定了雙頻天線的成本。
e絡盟與眾多供應商展開合作,提供包括單頻芯片天線和雙頻芯片天線在內的固定電阻器產品組合,可用於工業環境中的各種應用。
關於e絡盟
e絡盟隸屬於Farnell集團。Farnell是全球電子元器件以及工業係統設計、維護和維修產品與技術的分銷商,專注快速與可靠交付。從原型研究與設計到生產,Farnell全天候為客戶提供可靠的產品與專業服務。憑借逾80年行業經驗、47個本地化網站以及3500多名員工的專業團隊,Farnell致力於為客戶提供構建未來技術所需的各類組件。
Farnell在歐洲經營Farnell品牌,北美經營Newark品牌,亞太地區經營e絡盟品牌。同時,Farnell還通過CPC公司直接向英國地區供貨。
自2016年起,Farnell加入了全球技術分銷商安富利公司(納斯達克代碼:AVT)。如今,雙方的合作賦能Farnell支持客戶整個產品生命周期,提供獨特的分銷服務、端到端交付和產品設計專業知識。
(作者:e絡盟技術團隊)
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