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RF电路设计讲座(1)射频、微波天线技术探微

2014-01-032920安规与电磁兼容网

线形单极

 

双极的一半,一个四分之一波长单极天线具有辐射电阻R = 36奥姆,可在「半无限导电接地面(semi-infinite conducting ground plane)」上运作,如下图所示。

如果接地面积远小于一个波长(例如:一支单极天线安装在一辆车上),则其天线场型与自完整的接地面积所计算出的场型相比,是大不相同的。
 
螺旋天线

螺旋天线是由克拉斯(Kraus)所创造,他曾说过一个有趣的故事,关于他如何在听到史丹佛大学教授谈到螺旋传递的波管(wave tube)时,领悟到相同的慢波结构可能具有和天线一样的收集讯号(signal-gathering或gain)的能力。他当天便在他的地下室(实验室)里测试了此种螺旋天线,并测量出它的增益与「圆形极化(circular polarization)」。

螺旋天线很简单但非常有效,它以简易的辐射体结构来提供增益。下图是其尺寸的实例:8Ms安规与电磁兼容网
  

为了完整的运作,周长必须是 0.75 < Cλ = πDλ < 1.33。俯仰角是 α = tan-1(Sλ /Cλ) 。增益值大约是 G dBi = 11.8 + 10log(Cλ2nSλ), 而 HPBW = 52/Cλ 度。中央馈线的馈点电阻是 R = 140Cλ,周围馈线是 R = 150/

周围馈线可被匹配至 Z0 = 50 奥姆,这是利用第一螺旋的四分之一波段,它可以是介电质负载型(dielectric-loaded)或平坦型,并推挤靠近接地面,以形成一个匹配段,为四分之一波段得到必需且平均的 Z0值。螺旋天线固定电路板上的实例如下图:8Ms安规与电磁兼容网
  

槽型天线

槽型天线是藉由中止射频电流流进一个导电表面(例如:波导墙)所制成的。槽型天线是两个双极天线,且有相似的阻抗与场型。8Ms安规与电磁兼容网


微带补片天线8Ms安规与电磁兼容网
微波补片天线是平面天线(planar antenna)的一个实用种类,它是在微带结构中制成,如下图所示。8Ms安规与电磁兼容网
  

正方形面板区域(上图白色部分)是从一介电质结构的顶层面板(上图黑色部分)蚀刻而来的,此介电质结构的另一面(底部)有一接地平面。补片天线本质上是一矩形双极。使用高介电质常数的材料来减少天线的大小。此天线在任何环境下,都很容易安装,它能轻易地安装在车辆或飞机的表面上。补片天线是一种相当窄频的天线。在正方形结构里,一个线性的极化波向外辐射。

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