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最常見的通信天線包括偶極天線、單極天線、八木天線、貼片天線和拋物面天線。每種天線類型都有獨特的用途和不同的優缺點。
沒有什么比遍布鄉村和智能手機的天線更能體現我們文明的進步了。這些通信設備深刻地影響著我們傳輸數據、通信和廣播的方式。雖然它們都起到傳輸數據的作用,但天線的構造并不相同,而且數量龐大,種類繁多。讓我們來看看無數的天線類型,以及其與我們日常生活的相關性。
最常見的通信天線有哪些?
通信天線類型的數量是巨大的,因此本文將介紹幾種最常見的類型及其用途和特性。通常,人們最常與偶極、單極、八木、貼片和拋物面天線互動。讓我們從偶極開始,看看它們各自的作用及優缺點。
下圖提供了有關所討論的每種天線的快速信息。
天線類型
描述
輻射方向
增益
用途
偶極
簡單的雙單元天線,兩側長度相等
全向
適中
通用,常用作參考天線
單極
單元件天線,通常在下方具有接地層以提高性能
全向
適中
AM/FM收音機、移動通信、Wi-Fi路由器
八木
偶極天線的方向變化。有多個軸。經常出現在建筑物的頂部。
定向
中到高
電視天線、點對點通信WiFi
貼片
扁平矩形天線,通常看起來像一塊金屬
定向
低到高
RFID 系統、GPS 天線、Wi-Fi 接入點
拋物面
帶有彎曲反射器的碟形天線。
特定方向
非常高
衛星通信、雷達系統、遠距離、點對點通信。
?什么是偶極天線?
偶極天線是用于廣播無線電頻率的基本天線。偶極天線因從天線兩側延伸的兩個長度相等的導體而得名。偶極是全向天線,這意味著其同時向各個方向廣播頻率。
偶極天線有多種用途,包括電視廣播、飛機通信、AM/FM無線電和軍事應用。偶極天線的最大優點是用途廣泛且簡單。
偶極天線的優點包括:
· 更寬的帶寬:與單極天線相比,偶極天線具有更寬的工作帶寬。當需要以更高的頻率范圍進行廣播時,這非常有用。
· 方向性:雙向天線在方向桿延伸的軸上提供更集中的廣播。這提供了比單極天線擴展頻率范圍更遠的能力。
· 平衡配置:偶極天線采用平衡配置,具有兩個等長元件。在某些情況下,這通常會導致更平衡的輻射方向圖和更好的性能。
盡管偶極天線有很多優點,而且被廣泛使用,但也有一些缺點,包括:
· 有限的帶寬:與其他一些天線類型相比,偶極通常具有較窄的帶寬。這意味著如果不進行調整,其可能無法在廣泛的頻率范圍內發揮最佳性能。其更適合窄頻率。
· 大尺寸:與大多數天線一樣,天線的尺寸與其捕獲的頻率成正比。頻率越低,天線越大。這就是為什么當考慮到尺寸時,偶極天線通常不合適。使用貼片天線可能會更好。
單極天線是一種由單個導電元件組成的天線。與偶極一樣,它也是全向的,并用于多種目的。大多數情況下,單極天線用于廣播移動通信、AM/FM無線電、導航系統(如GPS)和電視廣播。
單極天線有幾個優點,包括:
· 尺寸緊湊:單極天線通常比偶極天線小。當空間有限時,其緊湊尺寸使其成為更實用的選擇。還有,單極天線也可以延伸到天空中,以捕獲和廣播無線電信號。
· 簡單性:單極天線的簡單性,使其成為一種低成本且有效的數據傳輸解決方案。這就是為什么其經常被用來廣播廣播、電視,甚至WiFi。事實上,當看到一輛帶有無線電天線的舊汽車,或帶有一根大塑料棒伸出的家用路由器時,這些都是單極天線。
但,單極天線并不適合所有情況。其也有一些缺點:
· 地面依賴:單極天線的最大缺點是地面依賴。單極天線依靠導電接地層才能正常工作。當沒有合適的接地平面或改變接地平面時,天線的性能會受到影響。
· 效率問題:單極天線可能會受到建筑物或其他附近障礙物的影響。障礙物的存在會嚴重降低其性能。
?什么是八木天線?
八木天線的標志性特征是其多個平行元件。通常,我們會在公寓樓頂上看到八木天線,用于檢索電視廣播信號。與前面討論的兩種天線不同,八木天線不是全向天線,而是定向天線。
八木天線有什么好處?
· 高增益:八木天線的最佳方面是其高增益。就天線而言,“增益”是指其將能量集中在特定方向的能力。其衡量的是,其可以將能量引導到預期目標的強度,或其可以接收預期傳輸的靈敏度。八木天線在特定方向的點對點通信方面非常出色。這就是為什么其經常被用來接收電視廣播。
· 非常適合戶外使用:由于其堅固的設計,八木天線非常適合戶外使用。八木天線采用防腐材料、抗風壓、防水,確保良好的信號覆蓋。
· 成本效益:八木天線通常具有成本效益,特別是其提供的增益水平。這使得其成為性能和成本之間的平衡至關重要的場景中的實用選擇。
八木天線的缺點包括:
· 固定方向性:八木天線的固定方向特性可能是其最大的缺點之一。這意味著其必須指向特定的方向才能正常工作,而當其偏離位置時,可能會發生服務中斷。
· 體積大:八木天線相當大,尤其是廣播較低頻率的天線。這使得其難以維護,且安裝也很復雜。此外,其很快就會變得不適合需要更緊湊解決方案的應用。
?什么是貼片天線?
貼片天線是緊湊的傳統天線,也稱為微帶天線。其名字來源于,其看起來像一塊小金屬。其是為考慮尺寸、重量和空氣動力學等因素而設計的。這些定向天線可以在iPhone、噴氣式飛機、衛星以及其他尺寸和質量至關重要的地方找到。
在智能手機和其他物聯網設備中,配線架非常適合傳輸WiFi信號。如果沒有配線架,Android或iPhone可能會像過去一樣,伸出單極天線。
貼片天線有什么好處?
· 重量輕:配線架重量輕,這使其適合重量至關重要的應用。即智能手機和航空航天技術。
· 方便的RFID應用:貼片天線通常用于射頻識別(RFID)系統中,用于跟蹤和識別目的。其緊湊的尺寸和性能特征使其非常適合此應用。
· 成本低:由于其緊湊的性質,貼片面板的制造具有成本效益。當預算有限時,這使得其成為一個經濟的選擇。
貼片天線有哪些缺點?
· 窄帶寬:貼片天線的帶寬很窄,因此在需要較寬頻率范圍的情況下效果較差。
· 對交叉極化的敏感性:貼片天線對交叉極化很敏感,這意味著其可能會接收與預期極化正交的信號。在某些環境中,這種敏感性可能會受到限制。
· 溫度敏感:由于貼片天線尺寸較小,因此可能對溫度敏感。其有可能發生故障或完全融化。這就是為什么永遠不應該在夏天把iPhone或Android手機留在車里!
?什么是拋物面天線?
拋物面天線,這是最具高科技外觀的天線,也是大多數人聽到“天線”這個詞時可能會想到的。其是標準碟形天線,可能在雷達系統、衛星通信甚至DirectTV安裝。
拋物面天線最明顯的部分是大型碟狀結構。這稱為反射器,用于將射頻定向到特定方向,從而提高天線接收數據時的靈敏度。
拋物面的中心是饋電天線,通常稱為饋電喇叭。其位于反射器的焦點處,負責產生或接收電磁波。饋電天線通常是小型偶極、喇叭或其他設計用于發射或捕獲信號的天線類型。
拋物面天線有什么好處?
· 高增益:拋物面天線具有最高的增益值。這就是為什么其經常被用來與外太空的衛星通信。
· 高度聚焦:由于采用拋物面反射器,這些天線可以有效捕獲來自遠處源的微弱信號。這就是其在射電天文學中如此有用的原因,在射電天文學中需要檢測來自天體的微弱信號。聚焦天空特定區域的能力至關重要。
· 高方向性:拋物面天線具有高方向性,這意味著其可以將輻射或接收的能量集中在特定方向。此屬性有利于點對點通信,例如電話呼叫或衛星通信,在這些通信中,專注于特定目標的能力至關重要。
拋物面天線有哪些缺點?
· 體積龐大:拋物面天線可能又大又笨重,尤其是在較高頻率下。碟形天線的尺寸與其設計處理的信號波長直接相關。這可能是空間有限的應用中的限制因素。
· 需要精確校準:由于拋物面天線能夠投射到外層空間,因此其校準和維護成本非常昂貴。這限制了其使用,只用于只有拋物面天線才能處理的最重要的工作。
總結
綜上所述,天線有多種類型,且每種類型都適合特定用途。對于緊湊型解決方案,可以選擇貼片天線。對于點對點通信,八木天線或拋物面天線是完美的選擇。如果只需要一個經濟實惠的解決方案來廣播廣播、電視或Wifi,那么偶極或單極天線將是一個不錯的解決方案。
圖文轉自千家網