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天线尺寸与频率,口径与波宽的关系

发布时间:2021-12-28作者来源:金航标浏览:257

天线尺寸与频率


一般设计天线的尺寸与天线工作频率的关系为:
天线长度=C/(2f)
其中C表示光速,f表示天线的工作频率。
天线工作频率指天线的共振频率,或中心频率。每个天线都有一定的频率范围,称为带宽,在这个范围内,天线阻抗最小,效率最高,这个范围的中间最佳点即中心频率,驻波比最小,功耗最小,信号最强。

“天线的最佳长度与波长的关系是固定的”

抛物面天线
抛物面天线从结构上,由照射器和反射面构成。
照射器由一些弱方向性天线担当,比如短电对称振子天线、喇叭天线。
作用:把高频电流转换为电磁波并投射到抛物面上。

反射面一般由导电性能好的铝合金板构成,厚度为1.5-3mm,或者用玻璃钢构成主抛物面,其内粘贴金属网。

抛物面天线半功率波瓣宽度的确定
照射器方向图主瓣越宽,口面面积越小。
公式1:天线波宽公式
k为参数,取值范围在(65-80).最佳照射情况下k=70。

公式2:天线增益公式

公式3:天线口径尺寸与面积公式

综合两个公式,得结论:
当波长确定后,由公式2,有效面积越大,增益越大。
由公式1,口径越大(即有效面积越大,由公式3),波束越窄。

因此,在波长确定情况下,我们由需要的增益推算得到需要的口径(根据公式2、3),此时波束宽度即可由公式1确定。

举例计算,取L频段1670MHz,可知波长为(c/1670MHz)=0.03227m。波长确定!
由公式2,得到欲达到14dBi的增益,有效面积应该为0.065平方米。
由公式3,已知天线效率为0.5时,求得口径为0.405m。
由公式1,已知参数k为70,将口径、波长代入,求得天线功率波瓣宽度(二倍的θ)为31.027度。

更进一步,将公式123联立,发现波束宽度唯一由增益确定!如下:


因此:若人为将口径增大,就能将波束宽度减小,但同时必然引起G的增大,最终印证了上面公式:增益和波束宽度成反比。


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