資料介紹
天線的基礎知識:天線基礎
天線是電子電路中RF射頻信號之間的聯接鏈路,例如PCB板與電磁波之間的信號,可通過無線鏈路的發射機及接收機之間的傳輸媒質進行傳播。
在發射機內,天線通過激勵其緊鄰空間或近區場的電場或磁場將電子信號轉化成為電磁波。激勵電場的天線被稱為電子天線,激勵磁場的天線被稱為磁天線。電場或磁場的振蕩將產生一定的電磁波,并以光速c進行傳播。真空空間內的光速c0 為300000 km/s。當電磁波在電介質(dielectric medium)中傳播且相應介電常數為εr之時,其光速將降低至:
我們可以通過以下公式,根據信號頻率f以及光速c計算出波長:
在使用常見單位時,真空空間內的波長可通過如下公式計算:
如果電磁波在電介質中傳播,例如PCB材料,波長εr需要除以介電常數的平方根。我們可依照電磁波的傳播過程劃分出三個場區域:反應近區場(reactive near field)、輻射近區場(radiating near field)以及遠區場(far field)。
? 在反應近區場內,反應場分量主宰了整個輻射場。這就意味著任意電子特性(對應于電子天線)或磁特性(對應于磁化天線)的變化都將強烈的影響天線饋端(feed point)的天線阻抗。天線至近區場邊界的范圍通常假定為:
? 在輻射近區場內,輻射場成為主宰,該區域范圍內的介質僅對天線阻抗有輕微的影響。但如果考慮到與天線的距離,則天線的尺寸是不能被忽略的。這就意味著輻射方向圖(radiation pattern)的角度分布將取決于距離。為了測定輻射方向圖,所測量的與天線之間的距離應大于輻射近區場的邊界范圍,否則,所測量的方向圖將有別于真實狀況。輻射近區場的半徑如下計算:
天線特性
極化軌跡圖以小箭頭(tip)描繪了電磁波傳播過程中所形成的電場矢量。在遠區場,我們可以把電磁波看成是平面波(plane wave)。對于此平面電磁波來說,其電場及磁場矢量不僅相互垂直,并且與波的傳播方向向垂直。一般情況下,電場矢量的尖端指向沿橢圓螺旋(elliptical helix)行進,形成了橢圓極化。在傳播過程中,如電磁波的電場矢量順時針方向轉動,則稱之為右旋極化(right-hand polarized),反之則稱為左旋極化(left-hand polarized)。
如果橢圓的兩軸等長,則稱之為圓(circular)極化。如果橢圓兩軸中的某一為零,則為線性(linear)極化。類似的,若電場矢量振蕩方向垂直于地面則極化是垂直的,若電場矢量振蕩方向與地面平行則極化是水平的。
天線是電子電路中RF射頻信號之間的聯接鏈路,例如PCB板與電磁波之間的信號,可通過無線鏈路的發射機及接收機之間的傳輸媒質進行傳播。
在發射機內,天線通過激勵其緊鄰空間或近區場的電場或磁場將電子信號轉化成為電磁波。激勵電場的天線被稱為電子天線,激勵磁場的天線被稱為磁天線。電場或磁場的振蕩將產生一定的電磁波,并以光速c進行傳播。真空空間內的光速c0 為300000 km/s。當電磁波在電介質(dielectric medium)中傳播且相應介電常數為εr之時,其光速將降低至:
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? 在反應近區場內,反應場分量主宰了整個輻射場。這就意味著任意電子特性(對應于電子天線)或磁特性(對應于磁化天線)的變化都將強烈的影響天線饋端(feed point)的天線阻抗。天線至近區場邊界的范圍通常假定為:
? 在輻射近區場內,輻射場成為主宰,該區域范圍內的介質僅對天線阻抗有輕微的影響。但如果考慮到與天線的距離,則天線的尺寸是不能被忽略的。這就意味著輻射方向圖(radiation pattern)的角度分布將取決于距離。為了測定輻射方向圖,所測量的與天線之間的距離應大于輻射近區場的邊界范圍,否則,所測量的方向圖將有別于真實狀況。輻射近區場的半徑如下計算:
天線特性
極化軌跡圖以小箭頭(tip)描繪了電磁波傳播過程中所形成的電場矢量。在遠區場,我們可以把電磁波看成是平面波(plane wave)。對于此平面電磁波來說,其電場及磁場矢量不僅相互垂直,并且與波的傳播方向向垂直。一般情況下,電場矢量的尖端指向沿橢圓螺旋(elliptical helix)行進,形成了橢圓極化。在傳播過程中,如電磁波的電場矢量順時針方向轉動,則稱之為右旋極化(right-hand polarized),反之則稱為左旋極化(left-hand polarized)。
如果橢圓的兩軸等長,則稱之為圓(circular)極化。如果橢圓兩軸中的某一為零,則為線性(linear)極化。類似的,若電場矢量振蕩方向垂直于地面則極化是垂直的,若電場矢量振蕩方向與地面平行則極化是水平的。
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