定向天線,這一大類在天線領域的關注度比全向天線低了不少。但是定向天線同樣有著很多全向天線沒有的優勢。本期我們將單獨介紹定向天線,了解其特質和實際使用。
定向天線的關鍵技術
定向天線定義十分簡單,我們在這里不做贅述,它主要是利用天線的輻射特性,將無線電波集中在特定方向發射或接收的天線。其工作原理是利用天線的形狀和尺寸來控制無線電波的輻射方向,我們來詳細進行解析。
波束寬度
定向天線的波束寬度是天線輻射方向圖中半功率點之間的分離角。這意味著定向天線只有兩個波束寬度:垂直波束寬度和水平波束寬度。
無線對講機設定的定向天線波束寬度
10°~30°
波束寬度為10°~30°的定向天線適用于遠距離通信,具有較強的方向性。
30°~60°
波束寬度為30°~60°的定向天線適用于中等距離通信,兼顧方向性和覆蓋范圍。
60°~90°
波束寬度為60°~90°的定向天線適用于近距離通信,具有較大的覆蓋范圍。
前后比
前后比是對定向天線指向性的度量。它是指天線前向功率與天線反向輸出功率之比,主要取決于輻射方向圖。當你增加定向天線的增益時,同樣也應該增加前后比。定向天線的最佳前后比通常為20dB。
室內效應
建筑材料會影響定向天線在室內傳輸信號。建筑材料的密度具有降低RF信號的傳播速度的效果。與較高波長的信號相比,具有較短波長的RF信號被失真和吸收得更多。
傳輸干擾
干擾會導致天線信號在特定頻率上擺動。這種變化被稱為衰減,衰減隨著信號的頻率而變化。
定向天線的三大類型
定向天線的類型較少,應用較多的主要是八木天線、對數周期天線和拋物面天線,每種類型都有獨特的設計和輻射模式。
八木天線
該天線由一個被驅動元件(通常為偶極子)、一個反射元件(比被驅動元件略長)和一個或多個指向器元件(比驅動元件略短)組成,所有都安裝在水平吊桿上。這些元件通常彼此平行,并以特定的間隔隔開。
原理:八木天線通過使用反射器和指向器元件來形成輻射方向圖,主要將其聚焦在指向器的方向上,從而實現定向性。
對數周期天線
該天線由多個不同長度和間距的偶極元件組成,沿中心吊桿排列。對數周期天線在較寬的頻率范圍內提供一致的性能,適用于多頻帶操作。
原理:這些元件由一條平衡傳輸線供電,該傳輸線以特定相位角連接每個元件,形成寬帶定向輻射模式。
拋物面天線
該天線使用拋物面反射器(曲面,通常為碟形)將輻射能量聚焦在特定方向。拋物面天線具有高度定向性,通常用于高頻(微波)通信,包括衛星和EME(地月地)通信。
原理:通常是偶極或喇叭,被放置在反射器的焦點處,反射的能量被組合成窄的定向波束。
按照定向天線的特殊作用,使用時也需要考慮一些關鍵因素,我們在這里籠統的介紹幾點使用時需要關注的地方。
使用定向天線?
1、安裝:將定向天線安裝在合適的支撐結構上,如桅桿或塔架。確保天線方向正確,以獲得所需的極化(水平或垂直)。
2、使用:在調整天線方向時,監測接收信號強度或SWR,尋找盡可能好的信號。發射和接收信號,根據需要調整天線的方向,以優化與目標站的通信。
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原文標題:定向天線的3大核心解析
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