天线的原理是什么? 为什么可以收到信号

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-29
天线接收信号的原理是什么?它为什么能接收信号?

天线接受装置构成振荡电路,在电磁波中由于电磁感应形成振荡电流。从而接受到信号!

接收信号的原理:
电磁波从发射天线辐射出来以后,向四面传播出去,若电磁波传播的方向上放一对称振子,则在电磁波的作用下,天线振子上就会产生感应电动势。如此时天线与接收设备相连,则在接收设备输入端就会产生高频电流。
这样天线就起着接收作用并将电磁波转化为高频电流,也就是说此时天线起着接收天线的作用,接收效果的好坏除了电波的强弱外还取决于天线的方向性和半边对称振子与接收设备的匹配。
电磁波的接收率又和这个振荡电路本身的频率有关。
如果两个频率相同,达到“共振”,就会很强。 想吸收可见光,那要纳米级的天线,还要光频的震荡电路,这都是不可能的。所以我们不能用天线接收无线电波的方法接收光波。
天线的吸收率很明显比较低,一般来讲,比太阳能电池板低很多。

扩展资料:
移动通信常用的基站天线、直放站天线与室内天线。
1、板状天线
无论是GSM 还是CDMA, 板状天线是用得最为普遍的一类极为重要的基站天线。这种天线的优点是:增益高、扇形区方向图好、后瓣小、垂直面方向图俯角控制方便、密封性能 可靠以及使用寿命长。
板状天线也常常被用作为直放站的用户天线,根据作用扇形区的范围大小,应选择相应的天线型号。
2、天线指标
频率范围: 824-960 MHz
频带宽度: 70MHz
增益: 14 ~ 17 dBi
极化: 垂直
标称阻抗: 50 Ohm
电压驻波比≤ 1.4
前后比 >25dB
3、板状天线
(1)采用多个半波振子排成一个垂直放置的直线阵
(2)在直线阵的一侧加一块反射板 (以带反射板的二半波振子垂直阵为例)
增益为 G = 11 ~ 14 dBi
(3)为提高板状天线的增益,还可以进一步采用八个半波振子排阵
前面已指出,四个半波振子排成一个垂直放置的直线阵的增益约为 8 dBi;一侧加有一个反射板的四元式直线阵,即常规板状天线,其增益约为 14 ~ 17 dBi。
一侧加有一个反射板的八元式直线阵,即加长型板状天线,其增益约为 16 ~ 19 dBi。 不言而喻,加长型板状天线的长度,为常规板状天线的一倍,达 2.4 m 左右。
4、 高增益栅状
从性能价格比出发,人们常常选用栅状抛物面天线作为直放站施主天线。由于抛物面具有良好的聚焦作用,所以抛物面天线集射能力强,直径为 1.5 m 的栅状抛物面天线,在900兆频段,其增益即可达 G = 20dBi。它特别适用于点对点的通信,例如它常常被选用为直放站的施主天线。
抛物面采用栅状结构,一是为了减轻天线的重量,二是为了减少风的阻力。
抛物面天线一般都能给出 不低于 30 dB 的前后比 ,这也正是直放站系统防自激而对接收天线所提出的必须满足的技术指标。
5、 八木定向天线
八木定向天线,具有增益较高、结构轻巧、架设方便、价格便宜等优点。因此,它特别适用于点对点的通信,例如它是室内分布系统的室外接收天线的首选天线类型。
八木定向天线的单元数越多,其增益越高,通常采用 6 - 12 单元的八木定向天线,其增益可达 10-15dBi。
6、 室内吸顶天线
室内吸顶天线必须具有结构轻巧、外型美观、安装方便等优点。
现今市场上见到的室内吸顶天线,外形花色很多,但其内芯的构造几乎都是一样的。这种吸顶天线的内部结构,虽然尺寸很小,但由于是在天线宽带理论的基础上,借助计算机的辅助设计,以及使用网络分析仪进行调试。
所以能很好地满足在非常宽的工作频带内的驻波比要求,按照国家标准,在很宽的频带内工作的天线其驻波比指标为VSWR ≤ 2 。当然,能达到VSWR ≤ 1.5 更好。顺便指出,室内吸顶天线属于低增益天线, 一般为G = 2 dBi。
7、 环形天线
环形天线和人体非常相似, 有普通的单极或多级 [1] 天线功能。再加上小型环形天线的体积小、高可靠性和低成本,使其成为微小型通信产品的理想天线。典型的环形天线由电路板上的铜走线组成的电回路构成,也可能是一段制作成环形的导线。其等效电路相当于两个串连电阻与一个电感的串连( 如图1 所示) 。Rrad 是环形天线实际发射能量的电阻模型,它消耗的功率就是电路的发射功率。
假设流过天线回路的电流为I,那么Rrad 的消耗功率,即RF 功率为Pradiate=I2·Rrad。电阻Rloss 是环形天线因发热而消耗能量的电阻模型,它消耗的功率是一种不可避免的能量损耗,其大小为Ploss=I2·Rloss。
如果Rloss>Rrad,那么损耗的功率比实际发射的功率大,因此这个天线是低效的。天线消耗的功率就是发射功率和损耗功率之和。实际上,环形天线的设计几乎无法控制Ploss 和Prad,因为Ploss 是由制作天线的导体的导电能力和导线的大小决定的,而Prad 是由天线所围成的面积大小决定的。
8、 室内壁挂天线
室内壁挂天线同样必须具有结构轻巧、外型美观、安装方便等优点。
现今市场上见到的室内壁挂天线,外形花色很多,但其内芯的购造几乎也都是一样的。这种壁挂天线的内部结构,属于空气介质型微带天线。由于采用了展宽天线频宽的辅助结构,借助计算机的辅助设计,以及使用网络分析仪进行调试,所以能较好地满足了工作宽频带的要求。顺便指出,室内壁挂天线具有一定的增益,约为G = 7 dBi。
参考资料:百度百科-天线

天线本身就是一个振荡器,但又与普通的LC振荡回路不同,它是普通振荡回路的变形。 图中LC是发信机的振荡回路。 电场集中在电容器的两个极板之中,而磁场则分布在电感线圈的有限空间里,电磁波显然不能向广阔空间辐射。如果将振荡电路展开,使电磁场分布于空间很大的范围, 这就创造了有利于辐射的条件;于是,来自发信机的、已调制的高频信号电流由馈线送到天线上,并经天线把高频电流能量转变为相应的电磁波能量,向空间辐射 电磁波的能量从发信天线辐射出去以后,将沿地表面所有方向向前传播。若在交变电磁场中放置一导线,由于磁力线切割导线,就在导线两端激励一定的交变电压——电动势,其频率与发信频率相同。若将该导线通过馈线与收信机相连,在收信机中就可以获得已调波信号的电流。因此,这个导线就起了接收电磁波能量并转变为高频信号电流能量的作用,所以称此导线为收信天线。无论是发信天线还是收信天线,它们都属于能量变换器,“可逆性”是一般能量变换器的特性。同样一副天线,它既可作为发信天线使用,也可作为收信天线使用,通信设备一般都是收、发共同用一根天线。因此,同一根天线既关系到发信系统的有效能量输出,又直接影响着收信系统的性能。
天线的可逆性不仅表现在发信天线可以用作收信天线,收信天线可以用作发信天线,并且表现在天线用作发信天线时的参数,与用作收信天线时的参数保持不变,这就是天线的互易原理。
为便于讨论,常将天线作为发信天线来分析,所得结论同样适用于该天线用作收信天线的情况。

天线是一种变换器,它把传输线上传播的导行波,变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波,或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统,凡是利用电磁波来传递信息的,都依靠天线来进行工作。此外,在用电磁波传送能量方面,非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性,即同一副天线既可用作发射天线,也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。这就是天线的互易定理。
当导体上通以高频电流时,在其周围空间会产生电场 与磁场。按电磁场在空间的分布特性,可分为近区,中间区, 远区。设R为空间一点距导体的距离,在

时的区域称近区,在该区内的电磁场与导体中电流,电压有紧密的联系。


的区域称为远区,在该区域内电磁场能离开导体向空间传播,它的变化相对于导体上的电流电压就要滞后一段时间,此时传播出去的电磁波已不与导线上的电流、电压有直接的联系了,这区域的电磁场称为辐射场。
必须指出,当导线的长度 L 远小于波长 λ 时,辐射很微弱;导线的长度 L 增大到可与波长相比拟时,导线上的电流将大大增加,因而就能形成较强的辐射。
发射天线正是利用辐射场的这种性质,使传送的信号经过发射天线后能够充分地向空间辐射。如何使导体成为一个有效辐射体导系统呢?这里我们先分析一下传输线上的情况,在平行双线的传输线上为了使只有能量的传输而没有辐射,必须保证两线结构对称,线上对应点电流大小和方向相反,且两线间的距离《π。要使电磁场能有效地辐射出去,就必须破坏传输线的这种对称性,如采用把二导体成一定的角度分开,或是将其中一边去掉等方法,都能使导体对称性破坏而产生辐射。
如图TX,图中将开路传输或距离终端π/4处的导体成直状分开,此时终端导体上的电流已不是反相而是同相了,从而使该段导体在空间点的辐射场同相迭加,构成一个有效的辐射系统。这就是最简单,最基本的单元天线,称为半波对称振子天线,其特性阻抗为75Ω。电磁波从发射天线辐射出来以后,向四面传播出去,若电磁波传播的方向上放一对称振子,则在电磁波的作用下,天线振子上就会产生感应电动势。如此时天线与接收设备相连,则在接收设备输入端就会产生高频电流。这样天线就起着接收作用并将电磁波转化为高频电流,也就是说此时天线起着接收天线的作用,接收效果的好坏除了电波的强弱外还取决于天线的方向性和半边对称振子与接收设备的匹配。

天线只是起到更容易接收信号,以及放大信号的作用。收信号主要还是后面的电路。