《无线电应用基础知识》必读四
二、天线名词解释 【天线及天线程式】<br/>天线是在无线电收发系统中，向空间辐射或从空间接收电磁波的装置。是无线电通信系统中必不可少的部分。由于各种设备要求采用的波段不同，天线的设计也就不同，不同用途的天线需要设计成各种样式，就是我们通常称的天线程式。如在长、中、短波段，一般用导线构成天线，有T形、倒L形、环形、菱形、鱼骨形、笼形天线等。在微波波段，用金属板或网制成喇叭天线，抛物面天线，金属面上开槽的裂缝天线，金属或介质条排成的透镜天线等。天线有五个基本参数：方向性系数、天线效率、增益系数、辐射电阻和天线有效高度。这些参数是衡量天线质量好坏的重要指标。<br/>【天线的方向性】<br/>是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。它的这种能力可采用方向图，方向图主瓣的宽度，方向性系数等参数进行描述。所以方向性是衡量天线优劣的重要因素之一。天线有了方向性，就能在某种程度上相当于提高发射机或接收机的效率，并使之具有一定的保密性和抗干扰性。<br/> 【方向性图】<br/>方向性图是表示天线方向性的特性曲线，即天线在各个方向上所具有的发射或接收电磁波能力的图形。<br/>实用天线处在三度几何空间中，所以，它的方向性图应该是个立体图。在这个立体图中，由于所取的截面不同而有不同的方向性图。最常用的是水平面内的方向性图（即和大地平行的平面内的方向性图）和垂直面内的方向性图（即垂直于大地的平面内的方向性图）。有的专业书籍上也称赤道面方向性图或子午面方向性图。<br/>【波瓣宽度】<br/>有时也称波束宽度。系指方向性图的主瓣宽度。一般是指半功率波瓣宽度。由图（18）可以看出A、Aˊ点至O点间的夹角，称主瓣角宽度。当L/λ数值不同时，其波瓣宽度也不同。L/λ比值增加时，方向图越尖锐，但当（L/λ）＞0.5时，除了与振子轴垂直的方向有最大的主瓣外，还可能出现付瓣。因此，波瓣宽度越小，其方向性越强，保密性也强，干扰邻台的可能性小。所以，对于超短波，微波等所用的天线，登记主瓣宽度这一指标，是十分重要的。<br/> 【方向性系数】<br/>方向性系数是用来表示天线向某一个方向集中辐射电磁波程度（即方向性图的尖锐程度）的一个参数。 为了确定定向天线的方向性系数，通常以理想的非定向天线作为比较的标准。<br/>任一定向天线的方向性系数是指在接收点产生相等电场强度的条件下，非定向天线的总辐射功率对该定向天线的总辐射功率之比。<br/>按照上面的定义，由于定向天线在各个方向上的辐射强度不等，故天线的方向性系数也随着观察点的位置而不同，在辐射电场最大的方向，方向性系数也最大。通常如果不特别指出，就以最大辐射方向的方向性系数作为定向天线的方向性系数。<br/>在中波和短波波段，方向性系数约为几到几十；在米波范围内，约为几十到几百；而在厘米波波段，则可高达几千，甚至几万。<br/>【辐射电阻】<br/>发射天线的辐射功率与馈电点的有效电流平方之比，称为天线的辐射电阻。<br/>辐射电阻是一个等效电阻，如果用它来代替天线，就能消耗天线实际辐射的功率。因此，采用辐射电阻这个概念，可以简化天线的有关计算。<br/>辐射电阻的大小取决于天线的尺寸、形状以及馈电电流的波长。因为发射天线的任务是辐射电磁波，所以在装置天线时总是适当地选择其尺寸和形状，使辐射电阻尽可能大一些。<br/> 【天线有效高度】<br/>小于四分之一波长的垂直天线：假定在一根垂直的天线上有均匀分布的电流。此均匀电流等于实际天线上的最大电流，且所产生的辐射场强与实际天线的辐射场强相同，该假设的垂直天线的长度即为实际天线有效高度。<br/>【天线最大增益系数】平时也简称天线最大增益或天线增益。指在最大场强方向上某点产生相等电场强度的条件下，标准天线（无方向）的总输入功率对定向天线总输入功率的比值，称该天线的最大增益系数。它是比天线方向性系数更全面的反映天线对总的射频功率的有效利用程度。并用分贝数表示。可以用数学推证，天线最大增益系数等于天线方向性系数和天线效率的乘积。<br/>【天线效率】<br/>它是指天线辐射出去的功率（即有效地转换电磁波部分的功率）和输入到天线的有功功率之比。是恒小于1的数值。<br/> 【天线极化波】<br/>电磁波在空间传播时，若电场矢量的方向保持固定或按一定规律旋转，这种电磁波便叫极化波，又称天线极化波，或偏振波。通常可分为平面极化（包括水平极化和垂直极化）、圆极化和椭圆极化。<br/>【极化方向】<br/>极化电磁波的电场方向称为极化方向。<br/>【极化面】<br/>极化电磁波的极化方向与传播方向所构成的平面称为极化面。<br/>【垂直极化】无线电波的极化，常以大地作为标准面。凡是极化面与大地法线面（垂直面）平行的极化波称为垂直极化波。其电场方向与大地垂直。<br/> 【水平极化】<br/>凡是极化面与大地法线面垂直的极化波称为水平极化波。其电场方向与大地相平行。<br/>【平面极化】如果电磁波的极化方向保持在固定的方向上，称为平面极化，也称线极化。在电场平行于大地的分量（水平分量）和垂直于大地表面的分量，其空间振幅具有任意的相对大小，可以得到平面极化。垂直极化和水平极化都是平面极化的特例。<br/>【圆极化】<br/>当无线电波的极化面与大地法线面之间的夹角从0～360°周期的变化，即电场大小不变，方向随时间变化，电场矢量末端的轨迹在垂直于传播方向的平面上投影是一个圆时，称为圆极化。在电场的水平分量和垂直分量振幅相等，相位相差90°或270°时，可以得到圆极化。圆极化，若极化面随时间旋转并与电磁波传播方向成右螺旋关系，称右圆极化；反之，若成左螺旋关系，称左圆极化。<br/>【椭圆极化】<br/>若无线电波极化面与大地法线面之间的夹角从0～2π周期地改变，且电场矢量末端的轨迹在垂直于传播方向的平面上投影是一个椭圆时，称为椭圆极化。当电场垂直分量和水平分量的振幅和相位具有任意值时（两分量相等时例外），均可得到椭圆极化。<br/> 【长波天线、中波天线】<br/>是工作于长波及中波波段的发射天线或接收天线的统称。长、中波是以地波和天波传播的，而天波则连续反射于电离层和大地之间。根据此传播特性，长、中波天线应能产生垂直极化的电波。在长、中波天线中，应用较广的的有垂直型、倒L型、T型、伞型垂直接地天线。长、中波天线应有良好的地网。长、中波天线存在着许多技术上的问题，如有效高度小、辐射电阻小、效率低、通频带窄、方向性系数小等。为了解决这些问题，天线结构往往非常复杂，非常庞大。<br/>【短波天线】<br/>工作于短波波段的发射或接收天线，统称为短波天线。短波主要是借助于电离层反射的天波传播的，是现代远距离无线电通信的重要手段之一。<br/>短波天线形式很多，其中应用最多的有对称天线、同相水平天线、倍波天线、角型天线、V型天线、菱形天线、鱼骨形天线等。<br/>和长波天线比较，短波天线的有效高度大，辐射电阻大，效率高，方向性良好，增益高，通频带宽。<br/> 【超短波天线】<br/>工作于超短波波段的发射和接收天线称为超短波天线。超短波主要靠空间波传播。这种天线的形式很多，其中应用最多的有八木天线、盘锥形天线、双锥形天线、“蝙蝠翼”电视发射天线等 。<br/>【微波天线】<br/>工作于米波、分米波、厘米波、毫米波等波段的发射或接收天线，统称为微波天线。微波主要靠空间波传播，为增大通信距离，天线架设较高。在微波天线中，应用较广的有抛物面天线、喇叭抛物面天线、喇叭天线、透镜天线、开槽天线、介质天线、潜望镜天线等。<br/>【定向天线】<br/>定向天线是指在某一个或某几个特定方向上发射及接收电磁波特别强，而在其它的方向上发射及接收电磁波则为零或极小的一种天线。<br/>采用定向发射天线的目的是增加辐射功率的有效利用率，增加保密性；采用定向接收天线的主要目的是增加抗干扰能力。 【不定向天线】<br/>在各个方向上均匀辐射或接收电磁波的天线，称为不定向天线，如小型通信机用的鞭状天线等。<br/>【宽频带天线】方向性、阻抗和极化特性在一个很宽的波段内几乎保持不变的天线，称为宽频带天线。早期的宽频带天线有菱形天线、V形天线、倍波天线、盘锥形天线等，新的宽频带天线有对数周期天线等。<br/>【调谐天线】<br/>仅在一个很窄的频带内才具有预定方向性的天线，称为调谐天线或称调谐的定向天线。通常，调谐天线仅在它的调谐频率附近5%的波段内，其方向性才保持不变，而在其它频率上，方向性变化非常厉害，以致使通信遭到破坏。调谐天线不适于频率多变的短波通信。同相水平天线、折合天线、曲折天线等均属于调谐天线。<br/>【垂直天线】<br/>垂直天线是指与地面垂直放置的天线。其结构如图1所示，它有对称与不对称两种形式，而后者应用较广。对称垂直天线常常是中心馈电的。不对称垂直天线则在天线底端与地面之间馈电，其最大辐射方向在高度小于1/2波长的情况下，集中在地面方向，故适应于广播。不对称垂直天线又称垂直接地天线。<br/>
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