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电小天线
电小天线.pdf 167
何为电小天线
一般地,当天线的辐射体尺寸小于0.1倍电长度时,可认为该天线为电小天线。当辐射体尺寸小于第一个谐振长度(0.25倍电长度)时,天线的阻抗性质,辐射体上的电流分布,方向图的波瓣等性质相似,都可以视为电小天线。
电小天线的特点
1,阻抗特性
电小的磁环天线,天线的输入阻抗的电阻很小(0-20欧不等),为感性,
电小的极子天线,天线的输入阻抗的电阻很小(0-20欧不等),为容性,越电小,容性越大。电小天线的阻抗,实部小,离50欧太远,虚部大,离0太远,在SMITH圆的右半部的外圈,而且还靠近边边上,着实让人头疼。
2,天线上的电流
电小天线辐射体上的电流是比较简单的,因为是电小,所以不会出现多个电流的零点。电小磁环天线上的电流幅值变化较小,有一定的相位差,可以看成是准的形波天线。
电小电极子天线辐射体的电流分布,与0.25倍波长的分布,性质差不多,都是远离馈电的辐射体远端电流为0,电压却最大,馈电口电流最大,中间没有电流零点。
3,方向图特性
天线的方向图特性与辐射体上的电流有很大的关系。天线上的电流零点,决定了方向图上的零点。辐射体只有一个电流波腹,意味着天线电小天线的方向图只有一个主波瓣,没有副瓣,3dB 波束角往往很宽,决定了电小天线的增益不可能很大。小环出来的方向图与电小电极子出来的方向图类似,看来像红苹果。
电小天线的应用场合
电小天线只作为接收天线,对驻波比要求不高,可以不匹配直接用,一般电小极子天线,加磁棒等,磁棒为磁性器件。从电路的角度看,磁棒的存在,明显加大等效电路的电感量,相当于加了大电感了,匹配掉原用的容性,从电磁场角的角度,简单粗暴地说,磁性器件有聚合磁力线的作用,同等截面积,同等环境中,空气中磁力性小于磁性器件。天线的接收灵敏度更高。比如:我们的收音机,收中波时,就是这样情况。电小天线接收时,也可以考虑增加功放的形式,来接收信息。像电磁兼容测试辐射发射时,都是这个鞭状天线,接收N多倍频(从10KHz或250K开始)的信号,就是通过增加接收因子来确定信号的场强。接收用的电小测试天线做得好与不好,比较重要的指标是因子平坦度,一般认为,因子越平坦,天线接收幅值越准确。
电小天线若有发射功能,情况就大不一样了。首先得匹配,想发射,不匹配,VSWR超大,功放受不了。一般的,电小天线的发射条件下的匹配,尽量不要用磁性器件,天线的输入电阻小,电流大,易饱和,发射久了,温升导致Q点漂移,VSWR上升。如果要用,得选好磁芯材料,大块头,长时间发射,测温升来验证。
电小天线的匹配与效率,带宽关系
下面讲讲电小天线的匹配。电小天线要发射,必须先匹配。匹配方法主要用以下几类。
电阻匹配:电阻是损耗器件,吃功率的,在天线匹配中,最不常见的,但有时,还真用。举两个例子:教材中的行波天线,为了保证天线电流的连续性,加电阻以回流。经典的菱形天线,长线斜拉天线末端都加有电阻,最近流行的三线宽带天线。都可以通过电阻的加载,天线工作在电小的频率。
无耗网络窄带匹配:
无耗网络由电感,电容,传输线变压器,磁性器件等组成。多器件设计的网带匹配网络,采用遗传算法,进行优化时,可得到一个较宽匹配宽带,但VSWR往往偏高。无耗器件组成的网线,进行阻抗匹配时,往往是窄带的,只有1%-10%左右的相对带宽
如果是特点的某个频点的匹配可以用以下四种方式:
电小天线的输入阻抗实部较小,可以串联传输线变压器,比如1:9升阻后,再配谐,产品化上要容易得多。
具体的匹配请看本论坛的SMITH圆小软件手把手教你匹配êÖ
如果要将较宽的频带内实现匹配,可以采用自动天线调谐振器。篇幅限制,只讲列方框图如下的大致原理,电小环天线可以用以下匹配电路,完成宽带的匹配。 目前,这类技术成熟,相关产品已量产。
写得很详细挺好的。电小天线其实用得不太多,主要是低频的天线才会电小。
有源天线需要注意些神马呢?
谢谢分享,支持小编。
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