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8种常见的无线形式介绍

2018年06月05日 13:10 次阅读

业余无线电通信常见的设备包括了收发信机,各种天线,计算机设备及专用软件,调制解调设备和常用的各种测量仪器,其中的天线是爱好者们最喜爱折腾,也是最能让爱好者发挥个人技术水平及动手能力的领域。

天线,实际上是LC串联回路,由于天线导体本身就有一定的电感量,和大地之间有电容。构成天线导体的几何尺寸、天线和周围物体、大地之间的距离、天线的电气参数等都会影响到天线的电感和电容参数。当收信时,天线对某一频率谐振,这个波段的电磁波能使天线产生较大的感应电流,从而使收信机能发现特定的信号。发信时,发射机使谐振的天线中电流达到最大,信号也就能发射出去。谐振的天线,可以等效看作是一个纯电阻,其中包括了辐射电阻和损耗电阻两部分。根据欧姆定理,电流一定的时候,辐射电阻越大,发射效率越高,损耗电阻越小,整条天线的效率也越高。

业余无线电根据ITU的规定,还有国内的相关频谱规定,虽然享有了较宽的频谱,覆盖了从中波到超短波波段,但是每个频段可以使用的频段与整个波段相比却比较窄,适合业余无线电通信使用的天线多半是频段窄而效率高的天线。

1、 水平半波偶极天线(Dipole Antenna),也称DP天线

是由两根长度相等、总长度约为半个波长的导体水平或倾斜架设起来的半波偶极天线。也是一种最简单、最基本的天线,便于HAM朋友们进行自制,其它天线都是这种天线的变形。天线的总长度大概等于所需中心频率半波长的94%~96%,根据巴伦的实际效果略有调整,两个振子都是1/4波长的95%,通过1:1的巴伦进行匹配连接。通常情况下,最大可承受的辐射功率可以做得较大,比如500W~1000W。辐射方向都是以天线为对称轴,馈电点为切点的两个圆。

8种常见的无线形式介绍

DP天线示意图

8种常见的无线形式介绍

由于这种天线发射的是水平极化波,水平极化波电场受地的吸收影响较大,不适合做近距离通信,但是由于发射仰角低,天波传播好,适合做DX通信。

这种天线的常见形式,除了水平架设以外,还有一种是倒V(正V)架设,天线的夹角在110度至120度之间,通过改变了发射仰角,来协调远距离和近距离的通信。

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(图为DP倒V天线架设示意图)

这种天线也有为了缩短天线几何尺寸和便于架设,而在天线上加装电感,也就是俗称的陷波器,但这样会造成天线效率一定程度的下降。

这种类型的天线,有的时候为了实现多波段的通信,也会在巴伦上加装多对振子,使天线能够工作在更多的波段上。常见的厂家如钻石、老鹰等都有现成的DP天线在网上销售,也有许多爱好者制作的此类天线出售,都能有较好的通信效果。

2、垂直单极天线(VerTIcal Antenna),也称GP天线

这种天线是源自偶极天线的一种变形天线,天线底端通过与馈线的内导体相连,馈线的外导体与地网相连,水平方向上辐射是一个圆,因此在各个方向上的接收和发射能力相同,适合做全向接收发射,移动手持设备就是采用这种形式的天线居多,有时候短波波段也采用这种形式的天线进行DX通信。

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(图片为野外活动架设的短波GP天线)

垂直天线的效率与地网关系很大,在没有很好的地网系统的情况下,垂直天线的效率很难超过50%,尤其是不到1/4波长的垂直天线。许多垂直天线为了缩短几何尺寸,通常都会在天线上加感,但这样做牺牲了天线的效率,理论上在天线的顶端加感效率最高。U/V段的便携手持设备的GP天线基本上是全段加感。有的短波背负设备的GP天线一般是在中部加感,这主要是出于机械强度考虑的缘故。

垂直单极天线由于辐射角度的原因,既能向各个方向辐射电波,也能吸收各个方向的电波,所以在一些电磁环境不理想的情况下,容易导致底噪较高。

HAM们常见的U/V段垂直天线有玻璃钢天线,主要是因为用玻璃钢的外壳覆盖在金属导管的天线外,起美观和耐候性的作用。也有用金属材料制成的U/V段垂直天线,便于安装在汽车上。常见的U/V垂直天线,有诸如钻石、老鹰、华鸿等,现在通过网络都很方便购买。

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(图片为车载UV天线,俗称的苗子)

常见的短波垂直天线,也有诸如钻石、MFJ、华鸿等生产,钻石主要是车载的缩短型短波天线,MFJ的偏重于短波基地台使用,多半是1/4波长的垂直天线。

3、 温顿天线(Window Antenna),又称偏馈半波天线

多半是用一根单导线制成,馈线也是单导线,接在偏离中心点14%的地方,普遍的情况是用作接收天线,也有做发射天线的。温顿天线因为所占地方小,适合楼顶空间小的HAM架设使用,也适合便携,可野外通信使用。网络上也有许多卖家出售制作精良的温顿天线。

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(图为温顿天线的示意图及变通架设示意)

4、八木天线(Yagi Antenna)

1925年由当时的日本东北大学担任部长的、八木秀次和宇田新太郎发明,“Yagi”是八木的英文拼写,这种天线由多个单元组成,并且具有较强的方向性,引向器越多,方向性越强,增益也越高,通常与可以360度旋转器配合使用,通信时指向需要通联的对象。

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(图片为430-440MHz的手持八木天线)

八木天线可以在多个波段上工作,有的可以在短波中的四个波段进行通信。也有U段或者是V段的八木天线,主要用在FMDX通信,或者是无线电测向及卫星通信。

八木天线也是许多HAM追求的高大上的目标,矗立的铁塔和庞大的天线,也是很具有专业性的表现,在许多国内外的业余无线电竞赛中,八木天线屡屡取得不错的通联成绩。

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(图片为国外某HAM在海滨架设的大型八木天线)

5、方框天线(Quad Antenna)

是在20世纪40年代,由厄瓜多尔基多的W9LZX(Clarence Moore)发明,也是一种效果良好的远距离通信天线,方框天线一般由两个单元组成,分别是激励单元和反射单元。

方框天线基本上可以达到八木天线的通联效果,在整个频带内,可Uad以取得比八木天线稍高的增益,在频带后段稍微弱于八木天线。在整个频带内,方框天线的驻波比前后都有变化,而不是像八木天线那样可以在全段都做到较低的程度,这是需要注意的。方框天线通常机械强度脆弱,架设时需要主要加强两个天线单元的强度,否则在强风中容易折损。

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(图片为两单元方框天线)

6、长线天线(Long Wire Antenna)

长线天线也是一种常见的天线形式,主要构成的是一根导线,朝一个方向架设,还有匹配的地网和巴伦,应用在地点受限的地方,为了能覆盖尽可能多的波段,短波波段通常的长度是22.5米或者是39米,同时匹配1:9的巴伦和接地的地网。

长线天线的效率低于半波偶极天线,原因是长线天线的各主要长度所辐射的场,无法在某个距离的方向上像半波偶极天线用于其他类型定向阵列中所辐射的场那样,可以简单复合叠加。

长线天线的长度越长,其波瓣就越尖锐,并且由于它在自由空间的辐射是真实的空锥形,所以在两个平面上都会逐渐变得尖锐。同时,它的长度越长,出现的最大辐射波瓣角度就越小。长线天线由于制作简单,也在一定程度上得到了广大HAM的喜欢。

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长线天线示意图

7、环形天线(Loop Antenna)

整个天线就是由圆形金属或管状金属构成,是一种体积小,效率高,方向性较强的天线,通常用在受空间条件限制较大的地方,可以覆盖多个波段。

环天线属于闭合回路天线,也就是用以根导体弯曲成一圈或多圈并且导体两端闭合在一起。

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(图片为楼宇间架设的环形天线,占地面积小)

环天线可以分为两类:一类是导体的总长度以及一圈的最大线性尺寸相对于工作波段都非常小;另一类是导体的总长度和环尺寸都与工作波长有相当的可比性。常见的是一种称为小环天线的环形天线,也就是环的导体总长度小于1/10波长的天线,常见的比如AM收音机里的铁氧体磁棒天线,还有一些小型的发射天线。小型的发射用环状天线,基本是可以调谐的,通过使其谐振在需要的短波波段来工作,这类小环天线通常具有较高的Q值。

8、蛛网天线(Cobweb Antenna)

也是一种常见的天线,主要用在短波上,有较强的方向性,并且所需的空间小于八木天线,效率较高。

蛛网天线也是由几个激励单元和反射单元组成,一般蛛网天线使用强度较高的非金属材料支撑,蛛网本身的激励单元和反射单元都是由普通的导线构成,蛛网天线的机械强度低于全是金属振子的八木天线。一副设计安装良好的蛛网天线可以同时工作在3~5个短波波段上,并且在主要的方向上都能有比较高的增益。

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发表于 2018-01-23 12:51 966次阅读
基于5G NR标准创新性新技术的详细解析

苹果看好LCP发展天线并积极掌控 斥巨资挹注嘉联...

FPC业界透露,苹果今年将发布3款新一代iPhone,天线FPC都将运用LCP,且每部从运用1片扩增...

发表于 2018-01-19 09:35 2007次阅读
苹果看好LCP发展天线并积极掌控 斥巨资挹注嘉联...

方向对WPT 天线功能的影响分析

无线能量传输(WPT) 是指发射和接收单元之间的能量传输,这项技术主要用于对电子设备进行无线充电,比...

发表于 2018-01-15 11:17 247次阅读
方向对WPT 天线功能的影响分析

介绍MDTV用变频芯片电介质天线的电感器选定示例

本文将介绍MDTV用变频芯片电介质天线的电感器选定示例。变频芯片电介质天线改变天线的谐振频率,涵盖了...

发表于 2018-01-13 09:34 1467次阅读
介绍MDTV用变频芯片电介质天线的电感器选定示例

Massive MIMO的系统架构和测试技术以及...

随着网络的持续演进,天线与射频模块将深度融合,Massive MIMO有源天线将是未来天线的发展主流...

发表于 2018-01-09 08:38 2210次阅读
Massive MIMO的系统架构和测试技术以及...

优化现有移动设备中天线的性能来推出下一代移动技术...

出门上班时,您车库的门会自动关闭,同时它还会给您办公室的咖啡机发信息,告诉后者开始煮咖啡。同样是在这...

发表于 2018-01-05 15:48 1592次阅读
优化现有移动设备中天线的性能来推出下一代移动技术...

国内首座高压电力铁塔加挂天线的4G通信基站建成

近期,云南某铁塔公司与当地南方电网合作,建成了国内首座在110KV高压电力铁塔上加挂天线的4G通信基...

发表于 2018-01-03 05:44 1578次阅读
国内首座高压电力铁塔加挂天线的4G通信基站建成

从射频(RF)测试技术角度探讨车用雷达的若干设计...

车用雷达是驾驶辅助系统的重要组成部分。其不仅提供驾驶人员舒适从而减少紧张感的驾驶环境,更为全面提高道...

发表于 2018-01-02 12:37 1622次阅读
从射频(RF)测试技术角度探讨车用雷达的若干设计...

关于增益的几个知识全面讲解

一、关于增益: 电波是一种能量,根据能量守恒定律,高增益天线并不是把电波的总能量增强了,而是把电波集...

发表于 2017-12-29 11:02 1481次阅读
关于增益的几个知识全面讲解

测量实际丛林环境下的电波传播路径损耗及天线效应

森林通信的研究是在实际应用中提出的,因此,研究基本上是从理论和实验这两方面同时进行的。理论研究主要集...

发表于 2017-12-26 08:44 1937次阅读
测量实际丛林环境下的电波传播路径损耗及天线效应

基于天线驻波比实用问题的详细分析

本文不打算重复很多无线电技术书籍中关于电压驻波比的理论叙述,只是想从感性认识的层面谈几个实用问题。

发表于 2017-12-25 11:34 1725次阅读
基于天线驻波比实用问题的详细分析

深度图片解析天线原理、天线指标测试

一、天线原理—天线基本概念; 二、天线指标测试;

发表于 2017-12-20 16:30 2035次阅读
深度图片解析天线原理、天线指标测试

天线知识深度图片详解

天线原理—天线基本概念

发表于 2017-12-18 16:23 1500次阅读
天线知识深度图片详解

全面屏时代,手机天线设计该如何应对?

解决全面屏天线设计问题,除终端厂商努力外,射频器件厂商也在不断地尝试,如:第一是开源的方式,提高 P...

发表于 2017-12-17 07:28 2919次阅读
全面屏时代,手机天线设计该如何应对?

现代手机的天线设计应对策略

自2007年iPhone问世以来的十年间,智能手机个头在不断变大,而其罪魁祸首就是屏幕尺寸增大所逼。...

发表于 2017-12-13 16:50 260次阅读
现代手机的天线设计应对策略

基于射频直放站系统的天线隔离度设计方案

直放站是移动通信中最重要的补充手段 移动通信的快速发展,需要建立大量的基站,特别是2001年联通公司...

发表于 2017-12-13 16:18 207次阅读
基于射频直放站系统的天线隔离度设计方案

双极化天线及其方向性图下倾技术分析

目前,在GSM网络建设和维护工作中,如何解决GSM网络高话务密度区的容量和干扰问题,提高全网的接通率...

发表于 2017-12-13 16:17 281次阅读
双极化天线及其方向性图下倾技术分析

移动通信领域的内置天线设计技术介绍

 随着3G网络计划于2002年下半年正式推出,设计与现有技术和频率后向兼容的3G手机所带来的更多挑战...

发表于 2017-12-13 16:16 208次阅读
移动通信领域的内置天线设计技术介绍

电磁辐射强度与天线架设方式关系解析

本文就公用移动电话基站的设置及天线的不同架设方式对周围环境产生的影响进行了分析,并提出了减少电磁辐射...

发表于 2017-12-13 16:16 244次阅读
电磁辐射强度与天线架设方式关系解析

卫星的线极化与螺旋极化解析

卫星的下行频信号一般有两种极化:线极化与螺旋极化 线极化又分为水平H极化和垂直V极化; 螺旋极化又分...

发表于 2017-12-13 16:10 358次阅读
卫星的线极化与螺旋极化解析

1.5m天线接收C、Ku波段卫星电视使用说明

如何用1.5m天线同时接收卫星上的C、Ku波段卫星电视节目,对众多的卫星电视接收爱好者来说是个努力探...

发表于 2017-12-13 15:37 535次阅读
1.5m天线接收C、Ku波段卫星电视使用说明

随环境而变化的特殊天线用途详述

移动通信直放站是为消除移动通信网的局部范围信号盲区或弱信号区而设计的通信设备。 直放站通常分为两种:...

发表于 2017-12-13 15:34 140次阅读
随环境而变化的特殊天线用途详述

DEMA中波短天线的工作原理与性能指标介绍

传统天线(classical antennas)是根据赫兹(Hertz)定理的半波长共振理论来设计的...

发表于 2017-12-13 15:30 215次阅读
DEMA中波短天线的工作原理与性能指标介绍

AP天线覆盖影响因素分析

一般的AP在空旷的环境下理论上有100米到300米的覆盖范围,在办公的环境下有35米到100米覆盖范...

发表于 2017-12-13 15:29 162次阅读
AP天线覆盖影响因素分析

移动通信中的智能天线设计介绍

天线作为移动通信的重要组成部分,在提高网络性能、改善网络质量等方面起着巨大的作用。天线技术发展迅速,...

发表于 2017-12-13 15:28 209次阅读
移动通信中的智能天线设计介绍

基站辐射比手机辐射还要强?

通信基站、变电站、加油站和加气站越来越多的站进入居民小区。对这些与生活休戚相关的公共设施,人们产生了...

发表于 2017-12-13 15:15 154次阅读
基站辐射比手机辐射还要强?

手机天线可保大脑免受辐射伤害

英国工程学教授格林发明了一种能保护大脑使其免受无线电波辐射的手机天线。 格林告诉法新社说:这是一种新...

发表于 2017-12-13 15:06 99次阅读
手机天线可保大脑免受辐射伤害

基于U2270B的射频识别系统天线设计分析

近年来,自动识别方法在服务领域、货物销售、后勤分配、商业、生产企业和材料流通等领域得到了快速的发展,...

发表于 2017-12-13 14:28 335次阅读
基于U2270B的射频识别系统天线设计分析

基于AR1900解决方案的PAS手机令人爱不释手

8月,先进无线解决方案供应商Atheros宣布,UTStarcom的超薄型X30 PAS手机将采用该...

发表于 2017-12-13 13:02 132次阅读
基于AR1900解决方案的PAS手机令人爱不释手

手机等移动终端产品的电视接收天线设计

自数字电视开播以来,各种电视接收产品也因应市场需求不断推出,举凡带有动态显示器的各种产品也均将导入电...

发表于 2017-12-13 12:28 173次阅读
手机等移动终端产品的电视接收天线设计

卫星干扰起因及改善的解决办法解析

全球卫星干扰正在恶化。在Broadcast Asia 2006卫星会议上,业界角逐者们研讨了引起干扰...

发表于 2017-12-13 12:27 253次阅读
卫星干扰起因及改善的解决办法解析

卫星天线的防雷保护设计解决方案

用于电视/宽带服务广播信号的通信卫星主要使用两个工作频段,即C、Ku。C频段的频率范围为4.0 GH...

发表于 2017-12-13 11:33 563次阅读
卫星天线的防雷保护设计解决方案

基于PCB的小天线设计

原因或许就是因为它们是无源器件,在RF信号通路中所起的作用看来不大。也可能是是因为设计师希望他们一直...

发表于 2017-12-13 11:32 180次阅读
基于PCB的小天线设计

自适应阵列天线的简要介绍

在移动通信系统中,系统的容量是比较重要的一个指标。为了提高系统的容量,一般都采用分集、编码增益等一系...

发表于 2017-12-13 11:16 370次阅读
自适应阵列天线的简要介绍

智能天线在3G系统中的应用简介

在向第3代移动通信系统(3G)发展过程中,迅速增加的业务量和有限的频谱资源之间的矛盾日益突出。 运营...

发表于 2017-12-13 10:44 170次阅读
智能天线在3G系统中的应用简介