KUM731 丹麦AC Antennas 船用电台高频天线
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AC Marine KUM731 丹麦AC Antennas 船用电台高频天线

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AC Marine
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详细信息

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14.4 阻抗

“阻抗”类似于光学中的折射率。电波穿行于天线系统不同部分(电台、馈线、天线、自由空间)是会遇到阻抗差异。在每个接口处,取决于阻抗匹配,电波的部分能量会反射回源,在馈线上形成一定的驻波。此时电波最大能量与最小能量比值可以测出,称之为驻波比(SWR)。驻波比为1:1是理想情况。1.5:1的驻波比在能耗较为关键的低能应用上被视为临界值。而高达6:1的驻波比也可出现在相应的设备中。极小化各处接口的阻抗差(阻抗匹配)将减小驻波比并极大化天线系统各部分之间的能量传输
天线的复阻抗涉及该天线工作时的电长度。通过调节馈线的阻抗,即将馈线当作阻抗变换器,天线的阻抗可以和馈线和电台相匹配。更为常见的是使用天线调谐器巴伦、阻抗变换器、包含电容和电感的匹配网络,或者如伽马匹配的匹配段

14.5 辐射方向图

半波双极子天线(同上)增益(dBi)辐射方向图是天线发射或接受相对场强度的图形描述。由于天线向三维空间辐射,需要数个图形来描述。如果天线辐射相对某轴对称(如双极子天线、螺旋天线和某些抛物面天线),则只需一张方向图。
不同的天线供应商/使用者对于方向图有着不同的标准和制图格式。

14.6 特性阻抗

无限长传输线上各处的电压与电流的比值定义为传输线的特性阻抗,用Z0 表示。同轴电缆的特性阻抗的计算公式
Z。=〔60/√εr〕×Log ( D/d ) [ 欧]。
式中,D 为同轴电缆外导体铜网内径; d 为同轴电缆芯线外径;
εr为导体间绝缘介质相对介电常数
通常Z0 = 50 欧 ,也有Z0 = 75 欧的。
由上式不难看出,馈线特性阻抗只与导体直径D和d以及导体间介质的介电常数εr有关,而与馈线长短、工作频率以及馈线终端所接负载阻抗无关。

14.7 衰减系数

信号在馈线里传输,除有导体的电阻性损耗外,还有绝缘材料介质损耗。这两种损耗随馈线长度的增加和工作频率的提高而增加。因此,应合理布局尽量缩短馈线长度。
单位长度产生的损耗的大小用衰减系数 β 表示,其单位为 dB / m (分贝/米),电缆技术说明书上的单位大都用 dB / 100 m(分贝/百米) .
设输入到馈线的功率为P1 ,从长度为 L(m )的馈线输出的功率为P2 ,传输损耗TL可表示为:
TL = 10 ×Lg ( P1 /P2 ) ( dB )
衰减系数为
β = TL / L ( dB / m )
例如, NOKIA 7 / 8英寸低耗电缆, 900MHz 时衰减系数为 β= 4.1 dB / 100 m ,也可写成 β=3 dB / 73 m , 也就是说, 频率为 900MHz 的信号功率,每经过 73 m 长的这种电缆时,功率要少一半。
而普通的非低耗电缆,例如, SYV-9-50-1, 900MHz 时衰减系数为 β = 20.1 dB / 100 m ,也可写成β=3dB / 15 m ,也就是说, 频率为 900MHz 的信号功率,每经过15 m 长的这种电缆时,功率就要少一半。

14.8 输入阻抗

定义:天线输入端信号电压与信号电流之比,称为天线的输入阻抗。 输入阻抗具有电阻分量 Rin 和电抗分量 Xin ,即 Zin = Rin + j Xin 。电抗分量的存在会减少天线从馈线对信号功率的提取,因此,必须使电抗分量尽可能为零,也就是应尽可能使天线的输入阻抗为纯电阻。事实上,即使是设计、调试得很好的天线,其输入阻抗中总还含有一个小的电抗分量值。
输入阻抗与天线的结构、尺寸以及工作波长有关,半波对称振子是最重要的基本天线 ,其输入阻抗为 Zin = 73.1+j42.5 (欧) 。当把其长度缩短(3~5)%时,就可以消除其中的电抗分量,使天线的输入阻抗为纯电阻,此时的输入阻抗为 Zin = 73.1 (欧) ,(标称 75 欧) 。注意,严格的说,纯电阻性的天线输入阻抗只是对点频而言的。
顺便指出,半波折合振子的输入阻抗为半波对称振子的四倍,即 Zin = 280 (欧) ,(标称300欧)。
有趣的是,对于任一天线,人们总可通过天线阻抗调试,在要求的工作频率范围内,使输入阻抗的虚部很小且实部相当接近 50 欧,从而使得天线的输入阻抗为Zin = Rin = 50 欧------这是天线能与馈线处于良好的阻抗匹配所必须的。

14.9 工作频率

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无论是发射天线还是接收天线,它们总是在一定的频率范围(频带宽度)内工作的,天线的频带宽度有两种不同的定义:
一种是指:在驻波比SWR ≤ 1.5 条件下,天线的工作频带宽度;
一种是指:天线增益下降 3 分贝范围内的频带宽度。
移动通信系统中,通常是按前一种定义的,具体的说,天线的频带宽度就是天线的驻波比SWR 不超过 1.5 时,天线的工作频率范围。
一般说来,在工作频带宽度内的各个频率点上, 天线性能是有差异的,但这种差异造成的性能下降是可以接受的

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