通信人必知的天線知識(shí)都在此，5G時(shí)代誰(shuí)將是大功臣？

　　天線是一種變換器，它把傳輸線上傳播的導(dǎo)行波，變換成在無(wú)界媒介(通常是自由空間)中傳播的電磁波，或者進(jìn)行相反的變換。在無(wú)線電設(shè)備中用來(lái)發(fā)射或接收電磁波的部件。

　　天線總輸入功率的比值，稱該天線的最大增益系數(shù)。它是比天線方向性系數(shù)更全面的反映天線對(duì)總的射頻功率的有效利用程度。并用分貝數(shù)表示?？梢杂脭?shù)學(xué)推證，天線最大增益系數(shù)等于天線方向性系數(shù)和天線效率的乘積。

　　天線的發(fā)明

　　天線是由俄國(guó)科學(xué)家波波夫發(fā)明的。

　　1888年，29歲的波波夫得知德國(guó)著名物理學(xué)家赫茲發(fā)現(xiàn)電磁波的消息后，這位曾經(jīng)立志推廣電燈的年輕科學(xué)家對(duì)朋友們說(shuō)：“我用畢生的精力去安裝電燈，對(duì)于廣闊的俄羅斯來(lái)說(shuō)，只不過(guò)照亮了很小的一角：假如我能指揮磁波，那就可以飛越整個(gè)世界!”

　　于是，他埋頭研究，向新的目標(biāo)發(fā)起了沖擊。

　　1894年，波波夫制成了一臺(tái)無(wú)線電接收機(jī)。這臺(tái)接收機(jī)的核心部分用的是改進(jìn)了的金屬屑檢波器，波波夫采用電鈴作終端顯示，電鈴的小錘可以把檢波器里的金屬屑震松。電鈴用一個(gè)電磁繼電器帶動(dòng)，當(dāng)金屬屑檢波器檢測(cè)到電磁波時(shí)，繼電器接通電源，電鈴就響起來(lái)。

　　有一次，波波夫在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，接收機(jī)檢測(cè)電波的距離突然比往常增大了許多。

　　“這是怎么回事呢?”波波夫查來(lái)查去，一直找不出原因。

　　一天，波波夫無(wú)意之中發(fā)現(xiàn)一根導(dǎo)線搭在金屬屑檢波器上。他把導(dǎo)線拿開，電鈴便不響了;他把實(shí)驗(yàn)距離縮小到原來(lái)那么近，電鈴又響了起來(lái)。

　　波波夫喜出望外，連忙把導(dǎo)線接到金屬屑檢波器的一頭，并把檢波器的另一頭接上。經(jīng)過(guò)再次試驗(yàn)，結(jié)果表明使用天線后，信號(hào)傳遞距離劇增。

　　無(wú)線電天線由此而問(wèn)世。

　　1、按工作性質(zhì)可分為 發(fā)射天線和接收天線;

　　2、按用途可分為 通信天線、 廣播天線、電視天線、 雷達(dá)天線等;

　　3、按方向性可分為 全向天線和 定向天線等;

　　4、按工作波長(zhǎng)可分為超長(zhǎng)波天線、長(zhǎng)波天線、中波天線、 短波天線、 超短波天線、 微波天線等;

　　5、按結(jié)構(gòu)形式和工作原理可分為線天線和面天線等。描述天線的特性參量有 方向圖、 方向性系數(shù)、增益、輸入阻抗、輻射效率、極化和頻寬;

　　6、按維數(shù)來(lái)分可以分成兩種類型：一維天線和二維天線。

　　一維天線：由許多電線組成，這些電線或者像手機(jī)上用到的直線，或者是一些靈巧的形狀，就像出現(xiàn)電纜之前在電視機(jī)上使用的老兔子耳朵。單極和雙極天線是兩種最基本的一維天線。

　　二維天線：變化多樣，有片狀(一塊正方形金屬)、陣列狀(組織好的二維模式的一束片)、喇叭狀、碟狀。

　　7、天線根據(jù) 使用場(chǎng)合的不同可以分為：手持臺(tái)天線、車載天線、基地天線三大類。

　　手持臺(tái)天線：就是個(gè)人使用 手持對(duì)講機(jī)的天線，常見(jiàn)的有橡膠天線和拉桿天線兩大類。

　　車載天線：是指原設(shè)計(jì)安裝在車輛上通訊天線，最常見(jiàn)應(yīng)用最普遍的是吸 盤天線。車載天線結(jié)構(gòu)上也有縮短型、四分之一波長(zhǎng)、中部加感型、八分之五波長(zhǎng)、雙二分之一波長(zhǎng)等形式的天線。

　　基地臺(tái)天線：在整個(gè)通訊系統(tǒng)中具有非常關(guān)鍵的作用，尤其是作為通訊樞紐的通信臺(tái)站。常用的基地臺(tái)天線有玻璃鋼高增益天線、四環(huán)陣天線(八環(huán)陣天線)、定向天線。

　　一些指標(biāo)：

　　天線效率

　　它是指天線輻射出去的功率(即有效地轉(zhuǎn)換電磁波部分的功率)和輸入到天線的有功功率之比。是恒小于1的數(shù)值。

　　天線極化波

　　電磁波在空間傳播時(shí)，若電場(chǎng)矢量的方向保持固定或按一定規(guī)律旋轉(zhuǎn)，這種電磁波便叫極化波，又稱天線極化波，或偏振波。通?？煞譃槠矫鏄O化(包括水平極化和垂直極化)、圓極化和橢圓極化。

　　極化方向

　　極化電磁波的電場(chǎng)方向稱為極化方向。

　　極化面

　　極化電磁波的極化方向與傳播方向所構(gòu)成的平面稱為極化面。

　　垂直極化

　　無(wú)線電波的極化，常以大地作為標(biāo)準(zhǔn)面。凡是極化面與大地法線面(垂直面)平行的極化波稱為垂直極化波。其電場(chǎng)方向與大地垂直。

　　水平極化

　　凡是極化面與大地法線面垂直的極化波稱為水平極化波。其電場(chǎng)方向與大地相平行。

　　平面極化

　　如果電磁波的極化方向保持在固定的方向上，稱為平面極化，也稱線極化。在電場(chǎng)平行于大地的分量(水平分量)和垂直于大地表面的分量，其空間振幅具有任意的相對(duì)大小，可以得到平面極化。垂直極化和水平極化都是平面極化的特例。

　　圓極化

　　當(dāng)無(wú)線電波的極化面與大地法線面之間的夾角從0～360°周期的變化，即電場(chǎng)大小不變，方向隨時(shí)間變化，電場(chǎng)矢量末端的軌跡在垂直于傳播方向的平面上投影是一個(gè)圓時(shí)，稱為圓極化。在電場(chǎng)的水平分量和垂直分量振幅相等，相位相差90°或270°時(shí)，可以得到圓極化。圓極化，若極化面隨時(shí)間旋轉(zhuǎn)并與電磁波傳播方向成右螺旋關(guān)系，稱右圓極化;反之，若成左螺旋關(guān)系，稱左圓極化。

　　橢圓極化

　　若無(wú)線電波極化面與大地法線面之間的夾角從0～2π周期地改變，且電場(chǎng)矢量末端的軌跡在垂直于傳播方向的平面上投影是一個(gè)橢圓時(shí)，稱為橢圓極化。當(dāng)電場(chǎng)垂直分量和水平分量的振幅和相位具有任意值時(shí)(兩分量相等時(shí)例外)，均可得到橢圓極化。

　　天線介紹：

　　長(zhǎng)波天線、中波天線

　　是工作于長(zhǎng)波及中波波段的發(fā)射天線或接收天線的統(tǒng)稱。長(zhǎng)、中波是以地波和天波傳播的，而天波則連續(xù)反射于電離層和大地之間。根據(jù)此傳播特性，長(zhǎng)、中波天線應(yīng)能產(chǎn)生垂直極化的電波。在長(zhǎng)、中波天線中，應(yīng)用較廣的的有垂直型、倒L型、T型、傘型垂直接地天線。長(zhǎng)、中波天線應(yīng)有良好的地網(wǎng)。長(zhǎng)、中波天線存在著許多技術(shù)上的問(wèn)題，如有效高度小、輻射電阻小、效率低、通頻帶窄、方向性系數(shù)小等。為了解決這些問(wèn)題，天線結(jié)構(gòu)往往非常復(fù)雜，非常龐大。

　　短波天線

　　工作于短波波段的發(fā)射或接收天線，統(tǒng)稱為短波天線。短波主要是借助于電離層反射的天波傳播的，是現(xiàn)代遠(yuǎn)距離無(wú)線電通信的重要手段之一。短波天線形式很多，其中應(yīng)用最多的有對(duì)稱天線、同相水平天線、倍波天線、角型天線、V型天線、菱形天線、魚骨形天線等。和長(zhǎng)波天線比較，短波天線的有效高度大，輻射電阻大，效率高，方向性良好，增益高，通頻帶寬。

　　超短波天線

　　工作于超短波波段的發(fā)射和接收天線稱為超短波天線。超短波主要靠空間波傳播。這種天線的形式很多，其中應(yīng)用最多的有八木天線、盤錐形天線、雙錐形天線、“蝙蝠翼”電視發(fā)射天線等 。

　　微波天線

　　工作于米波、分米波、厘米波、毫米波等波段的發(fā)射或接收天線，統(tǒng)稱為微波天線。微波主要靠空間波傳播，為增大通信距離，天線架設(shè)較高。在微波天線中，應(yīng)用較廣的有拋物面天線、喇叭拋物面天線、喇叭天線、透鏡天線、開槽天線、介質(zhì)天線、潛望鏡天線等。

　　定向天線

　　定向天線是指在某一個(gè)或某幾個(gè)特定方向上發(fā)射及接收電磁波特別強(qiáng)，而在其它的方向上發(fā)射及接收電磁波則為零或極小的一種天線。采用定向發(fā)射天線的目的是增加輻射功率的有效利用率，增加保密性;采用定向接收天線的主要目的是增加抗干擾能力。

　　不定向天線

　　在各個(gè)方向上均勻輻射或接收電磁波的天線，稱為不定向天線，如小型通信機(jī)用的鞭狀天線等。

　　寬頻帶天線

　　方向性、阻抗和極化特性在一個(gè)很寬的波段內(nèi)幾乎保持不變的天線，稱為寬頻帶天線。早期的寬頻帶天線有菱形天線、V形天線、倍波天線、盤錐形天線等，新的寬頻帶天線有對(duì)數(shù)周期天線等。

　　調(diào)諧天線

　　僅在一個(gè)很窄的頻帶內(nèi)才具有預(yù)定方向性的天線，稱為調(diào)諧天線或稱調(diào)諧的定向天線。通常，調(diào)諧天線僅在它的調(diào)諧頻率附近5%的波段內(nèi)，其方向性才保持不變，而在其它頻率上，方向性變化非常厲害，以致使通信遭到破壞。調(diào)諧天線不適于頻率多變的短波通信。同相水平天線、折合天線、曲折天線等均屬于調(diào)諧天線。

　　垂直天線

　　垂直天線是指與地面垂直放置的天線。它有對(duì)稱與不對(duì)稱兩種形式，而后者應(yīng)用較廣。對(duì)稱垂直天線常常是中心饋電的。不對(duì)稱垂直天線則在天線底端與地面之間饋電，其最大輻射方向在高度小于1/2波長(zhǎng)的情況下，集中在地面方向，故適應(yīng)于廣播。不對(duì)稱垂直天線又稱垂直接地天線。