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會員注冊隨著5G時代的來臨，天線已逐漸開始出現在我們的日常生活中，為我們帶來良好的網絡體驗，但對于部分小白來說，天線有諸多原理難以理清，今天我們整理通信天線所有的原理，務必讓大家搞懂。
一般來說，天線的作用主要有兩種，一是將傳輸線中的高頻電磁能轉成自由空間的電磁波；二是將自由空間中的電磁波轉化為傳輸線中的高頻電磁能。
天線可視為一個四端網絡，具體如下：
天線的發射和接收原理是無線通信的核心基礎，其本質是通過電磁波的轉換實現信號的傳輸與接收。以下是天線發射和接收原理的詳細解析：
1. 天線發射原理
天線的發射過程是將電信號轉換為電磁波并向空間輻射的過程，具體步驟如下：
- 電信號輸入：發射機產生的高頻電流通過饋線傳輸到天線。
- 電磁波生成：電流在天線導體中流動時，會在周圍產生變化的電場和磁場。根據麥克斯韋電磁理論，變化的電場和磁場相互激發，形成電磁波。
- 電磁波輻射：電磁波從天線向外傳播，其輻射特性取決于天線的形狀、尺寸和頻率。例如，偶極子天線在垂直于其軸線的方向上輻射最強。
2. 天線接收原理
天線的接收過程是將空間中的電磁波轉換為電信號的過程，具體步驟如下：
- 電磁波感應：當電磁波傳播到天線附近時，其電場會在天線導體中感應出高頻電流。
- 電信號輸出：感應出的電流通過饋線傳輸到接收機，經過放大和解調等處理，最終還原出原始信息（如聲音、圖像等）。
- 匹配與效率：天線的接收效率與其尺寸和電磁波波長的匹配程度密切相關。通常，當天線長度為波長的1/4或1/2時，接收效果最佳。
3. 天線設計與電磁波的關系
- 波長與尺寸：天線的物理尺寸通常與電磁波的波長成比例關系。例如，1/4波長和1/2波長的設計能夠確保天線在特定頻率下高效工作。
- 輻射模式：天線的形狀和結構決定了電磁波的輻射方向性。例如，偶極子天線具有特定的輻射模式，而定向天線則通過反射器增強特定方向的信號。
4. 天線振子的作用
天線振子是天線的基本組成單元，其長度和形狀直接影響電磁波的輻射和接收效率。例如，半波對稱振子（長度為1/2波長）能夠獨立使用或作為拋物面天線的饋源。
5. 應用與優化
天線廣泛應用于通信、廣播、雷達、衛星等領域。為了提高性能，天線設計需要優化阻抗匹配、減少信號反射和損耗，并采用新型材料（如塑料振子）以降低成本和控制重量。
總結：天線的發射和接收原理基于電磁波的轉換與傳播，其設計與電磁波的波長、頻率和輻射模式密切相關。通過優化天線結構和材料，可以實現更高效的信號傳輸與接收。
①輻射機理
導線載有交變電流時，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導線的長短和形狀有關.如 圖1.1 a 所示，如由于兩導線的距離很近，且兩導線所產生的感應電動勢幾乎可以抵消，因而輻射很微弱。如果將兩導線張開，如 圖1.1 b 所示，這時由于兩導線的電流方向相同，由兩導線所產生的感應電動勢方向相同，因而輻射較強。當導線的長度L遠小于波長時，導線的電流很小，輻射很微弱。
必須指出，當導線的長度 L 遠小于波長 λ 時，輻射很微弱；導線的長度 L 增大到可與波長相比擬時，導線上的電流將大大增加，因而就能形成較強的輻射。
當導線的長度增大到可與波長相比擬時，導線上的電流就大大增加，因而就能形成較強的輻射。通常將上述能產生顯著輻射的直導線稱為振子。
②半波振子
兩臂長度相等的振子叫做對稱振子，每臂長度為四分之一波長，成為半波對稱振子。
③電磁波傳播
④天線方向性
天線的方向性是指天線向一定方向輻射電磁波的能力，對于接收天線而言，方向性表示天線對不同方向傳來的電波所具有的的接受能力。天線的方向性的特性曲線通常用方向圖表示。
方向圖可用來說明天線在空間各個方向上所具有的的發射或接收電磁波的能力。
⑤全向輻射原理
一個單一的對稱振子具有“面包圈”形的方向圖。
在地平面上，為了把信號集中到所需要的地方，要求把“面包圈”壓成偏平的，而對稱振子組陣能夠控制輻射能構成“偏平的面包圈”。
⑥定向輻射原理
反射板放在陣列的一邊構成扇形覆蓋天線。
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