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天线的设计3 ~# F# ]' L# e$ c6 z, V x( a
对于一个无线系统来说,需要考虑的一个问题是天线的设计问题,天线的设计是一个很精密的工作,0 q8 R- Q- H0 @5 j N
一个良好的天线需要考虑频带、阻抗、增益等问题。3 `( T: h( X# k/ X" _6 W' x
基本的天线以及它的工作原理$ E( n6 H) V* n' q8 {
一个天线能定义为任何线或导体,它载送一脉冲和交流电流。这个电流在线周围将产生一个电磁场,
" s9 M. m3 L6 S% k5 G+ P这场将产生脉冲或变化随着电流的变化。如果另外一个线放在附近,通过这个线的电磁场线将导出一个电3 p8 I+ I! H3 O' C: \
流,这个电流和原始电流一样,只是弱一些,如果线圈对波长相对地长,它将在较长距离辐射大部分场。1 N/ d. k6 I6 A- P- t
最简单的天线是鞭状天线,这是一个 1/4 波长线放在一个地线层。最常见的例子是在汽车和用在无线/ g* ?- C: g; R2 x# e% a
广播收音机、电缆均衡放大器、业余电台和蜂窝电话上。这个设计要追溯到 1890 年马可尼想要证明天线* g: z, `# ]4 N! t( {8 H
信号能传播较长距离。为了成功,他不得不在地面上拉一根长线。因为频率低,波长长,线必须长,他也" P5 R" P8 ^1 ^$ F$ x
发现线离地面越高,线工作越好。. D# g& W0 B4 @& G
所有的天线像其它任何电子元件一样,有至少两连接点。对鞭形天线,必须有连接点和地连接,虽然
. M: K0 X* m2 S+ U地线层区只有一个电路痕迹和一个电池。鞭形天线和地线层结合形成一个完整的电路。叫磁场在鞭形天线
: T& [$ _7 y7 k* w和地线层间建立起来。当电流通过场时就形成了整个电路。理想的地线层要围着鞭形天线基扩展至少 1/4
% `1 p; t: q; T$ x5 l2 M# j! ~* D波长,或更多。地线层可被做得更小,但它将影响鞭形天线的性能。在设计天线时,必须考虑地线层面积。8 `; F( q* L4 Z2 N/ a( u/ `: x4 z
四分之一鞭形天线不是一个紧凑天线,在 1MHz,在 AM 广播带宽中,四分之一波长大约 246 英尺(或
0 n& I: f9 f& Y6 D# y3 W75 米),在 100MHz,在 FM 广播带宽中,它大约是 30 英寸(75cm),频率越高,长度越小,1000 MHz/ B8 @" w4 i$ p4 j; c
时大约是 3 英寸(7.5cm)。四分之一流长的一个简单计算公式是:7500/频率(MHz),单位是(cm),或4 n. M: Z, `. Q% s& t
2952/频率(MHz),单位是(英寸)。这个公式只是一个起动点,因为长度实际上可被缩短。如果,地线层
4 `' X; d8 Q! U4 s) k/ i0 H是超厚且大的,且还有一包层,并不是很靠近地。如果地线层太小天线需要加长。
" q O% P: T$ m$ l( T天线长度的测量应该从紧贴地线层的地方,或者从发射输出的地方。如果鞭形天线固定在一个盒子上,
3 j' j( U- x9 h9 d2 F& ~- d4 H和连接一个有平滑线的发射器上,此平滑线将变成天线的一部分。为了避免电线的失调,同轴电缆被用来8 q$ K' q% Z+ y& P" n$ \9 @
连接外部天线。在一个电路板上,同轴电缆的等价物是绕着地线层的轨迹线。 @1 U( O- Y/ g+ F9 I
鞭状天线是一种比较简单易于设计使用的天线,需要一个四分之一波长的天线垂直于地平面上,如下
# \6 ^ J- \& D* M5 N- l% I' \图所示。
4 ~2 l2 X" v v/ j' [* N4 n. T; t, @7 g
0 E6 l B! h0 f- m4 u& Q8 O下面给出一个适用于免许可证产品 433.92MHz 无线产品使用的天线鞭状设计:$ p8 ]4 p, N9 o8 t
f=433.92MHz c=3×, Y7 g- B _* j: K8 g' b; }/ w
天线长度为 O" O8 v: G1 o% e. N8 |3 l$ s
l = λ/4 = c/4f = 17.2cm
( v% U3 ]) u$ \% ^& J6 U& Z- n" k$ M% a( v) e- \; t, U1 j
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