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标题: 天线自学 [打印本页]
作者: qiangqaz    时间: 2015-8-7 18:06
标题: 天线自学
最近工作不忙，鉴于之前对于天线的设计和调试完全处于逗逼模式，开始了解一些天线的东西，在这里发一些学习工程中的新的，长期更新，有不足的地方大家多多指正233334 ~; L" o$ r& I' y1 v3 W- {
作者: qiangqaz    时间: 2015-8-7 18:19
首先当然是要确认自己要做些什么东西，当然是要学习设计和调试天线，这个目的简单粗暴，自己不打算搞科研，也不是搞科研的料子，所以能解决工作中的问题即可（顺便出去也可以开启装B模式2333，不过貌似知道这些没有什么装B的场合，瞬间有点沮丧)。2 H9 m$ _" |9 |; l* T* e& V' l
茫茫网络上找到了两份看起来还不错的资料：
% |1 p: v/ j" S4 ^5 q5 a/ U0 l4 |: d天线（第三版）约翰克劳斯& N2 r1 O7 W/ h" g0 f
天线原理与设计绪论0 k2 ?) X: D+ w3 g/ v9 j+ ?3 C
"天线“看起来高大上，实际上过于的深奥，对于急于求成的我，当然不合适，经过两天的纠结，果断转入第二本。9 a/ @4 K6 q  t0 H  ~! M3 p4 Z
约翰大伯，等我有出息了一定回来看你

天线原理与设计绪论.pdf

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作者: qiangqaz    时间: 2015-8-7 18:22
本帖最后由 qiangqaz 于 2015-8-7 18:24 编辑
( d; Z  m( q! W! S. W  [8 |0 B5 Z0 S8 w: p5 s6 C
下面是自己数天的学习笔记，确切来讲是基本了解下这些名词是做什么的，还没达到分析问题的能力。字体格式和图片竟然没有复制过来，版大这个可以修正么？' V$ U0 L% n2 D; w9 s

1 n7 F- E( ?) b. s: d$ b------------------------4 G* o* l6 T2 ?2 _
这里有个混哥线比较好
1 J* G* R5 p# {! b1 H------------------------------
9 h$ Q1 N8 D7 @" u, m2 n基本辐射方程$ R3 z- O. ~" }

- z5 P9 R1 ]' N7 N" U3 ^) B$ P电场强度
: R4 e2 s4 [7 ^. }是用来表示电场的强弱和方向的物理量。单位为：V/m伏特/米或N/C牛顿/库仑
6 E& q) A. S+ s; X( R单位：如果1C的电荷在电场的某点收到的静电力为1N，这点的电场强度就是1N/C.6 _8 [6 Z1 ^' m+ o3 l2 K* s
E=F/q' {6 D% L' c6 Y/ S: B1 e5 Z. C- P& q
天线极化. x0 C8 t7 B  B4 I, h) ^/ t- ?; U
1.天线极化是描述天线辐射的电磁波矢量空间指向的参数。由于电场和磁场有恒定的关系，故一般都以电场矢量的空间指向作为天线辐射电磁波的极化方向。
' x9 L. L$ t1 [* R8 {# T" a+ C2.天线的极化分类：
" a, J  G5 X3 B8 _& D& a线极化：水平极化，垂直极化
$ X2 R) p$ f$ w  电场矢量在空间的指向固定不变的电磁波叫线极化。
  t3 L) `) C/ ^, ^圆极化：左旋圆极化，右旋圆极化; J! W, a* J9 X3 N4 J0 r
椭圆极化：) }& X9 A9 F! F, Q' _/ @
3.天线的极化在各个方向并非保持恒定，所以天线的极化在其最大指向方向定义才有意义。
* |- _1 @4 k9 {6 b! m磁场强度- k) s5 D" q6 m9 x  c* Q% y
磁场强度是描述磁场性质的物理量。用H表示，定义式为：H=B/μ0-M，B是磁感应强度，M是磁化强度，μ0是真空中磁导率μ0=4π×10-7韦伯/(米·安)，H的单位是A/m安/米。
/ W/ f5 y# E& {自由空间阻抗
- ^' F3 {( g' t! E1 m自由空间阻抗Z0是一个物理常数。自由空间阻抗等于真空导电率μ0及真空中光速c0的乘积，其数值大约是376.73031欧姆。由于真空磁导率及光速的数值均为定义值，不是测量值，因此自由空间阻抗也是定义值。
$ h3 v+ T' X, I$ K- V7 O$ V归一化
& |2 f7 w* [" w7 w. J" U归一化是一种简化计算的方式，即将有量纲的表达式，经过变换，化为无量纲的表达式，成为标量。
4 n" ?) I8 G6 _7 l: |$ p* U6 n4 t& l天线相位中心
. z; s  ^: w/ r理论上认为天线辐射信号是以一个点为圆心，这个点就是相位中心。
" ?8 s+ L9 o/ x( i) U& ^3 M分贝
/ B7 I9 j& K% t- N& V4 B+ BdB是一个表征相对值的值，当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时，按下面计算公式：: X! D( V, d" _+ a+ r9 {/ a1 @6 Z
10lg（甲功率/乙功率）
2 l4 {  L1 r* ]9 M5 X' H3 h[例1] 甲功率比乙功率大一倍，那么10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。也就是说，甲
' ]( s6 M% i3 E. N8 ?的功率比乙的功率大3 dB。0 N$ _& c" i' x
[例2] 7/8 英寸GSM900馈线的100米传输损耗约为3.9dB。
, h; }% @1 C- Q/ N( n# T[例3] 如果甲的功率为46dBm，乙的功率为40dBm，则可以说，甲比乙大6 dB。" A, @) H0 D- I0 [2 z
[例4] 如果甲天线为12dBd，乙天线为14dBd，可以说甲比乙小2 dB。
$ L9 H/ N/ M" c* D0 x8 b- `9 p$ HE面和H面方向图
0 D3 f* k" M, o* }. o" yE面：通过天线最大辐射方向并平行于电场矢量的平面。
4 l0 @, x1 E$ S- aH面：通过天线最大辐射方向并平行于磁场矢量的平面。
. M2 @$ |, \$ e; L% M7 n& i, L空间中电场矢量和磁场矢量是相互正交的，所以E面和H面也是相互正交的。
9 b4 V, [3 i6 d. {3 S5 I: F+ O) C主瓣宽度. F9 ^* @  U( p4 j: ]( f3 Y
指方向图主瓣上两个半功率点（即场强下降到最大值的0.707倍处或分贝值从最大下降3dB处对应的两个点）之间的夹角。% Y/ T% _; }( g/ ?& j' f% {
副瓣电平* b' c" N3 p: S% a( l5 y4 U
副瓣最大值模值与主瓣最大值模值之比，通常用分贝表示
! S( J' x" f/ R# Z( n. @# _; A! _% T
副瓣电平是指所有副瓣中最大的那一个副瓣的电平，记做SLL
& E! e# K, }) N% \坡印亭矢量 Poynting vector. H# E: Y: k" n# [0 O/ [
指电磁场中的能流密度矢量。空间某处的电场强度为E，磁场强度为H，此处电磁场的能流密度为S=E*H，方向由E和H按右手螺旋定则确定，大小为S=EHsinθ，θ为E和H的夹角，表示单位时间通过垂直单位面积的能量，单位为瓦/米2。
/ h0 T0 d" B4 A, ~4 A/ t; G方向性系数# v4 X6 p9 Y/ p# n- V
方向性系数是用来表征天线辐射能量集中程度的一个参数。
! b/ M: j+ B5 k' Y; M8 J定义：天线在最大辐射方向上远区某点的功率密度与辐射功率相同的无方向性天线在同一点的功率密度之比，    另为D。( t* w" f! s  l
定义方法1：在相同辐射功率Pr情况下，某天线在给定方向的辐射强度U(θ0,φ0)与理想点源天线在同一方向的辐射强度U0(θ0,φ0)之比。* k0 R' y: k3 r6 g1 N; x

2 _) J1 W1 v$ w( C! f! k# T* W) h+ x
球体表面积
* c+ g$ E3 }, K( Y
" K( v+ D' c( p+ d5 G立体角# ^& K3 h5 p( \* S) b
一个锥面所围成的空间部分称为“立面角”。3 @# d- r$ T' m( @
立体角是以圆锥体的顶点为球心，半径为1的球面被锥面所截得的面积来度量的，度量单位称为“立体弧度”。
. ~& T; C! d0 Y# q$ `定义立体角为曲面上面积微元ds与其矢量半径的二次方的比值为面微元对应的立体角，记作dΩ=ds/r^2，由此可得，闭合球面的立体角都是4π
: Q  U: C0 V+ J  O天线效率- i  J0 l4 J5 j6 d) e- o; L- p
天线的总效率ηa定义为：天线辐射到外部空间的实功率Pr与天线馈电端输入的实功率Pin之比
6 k4 P0 w7 p' w* f反射系数  N2 M8 ?' Z" q, Z
反射系数为反射电压与入射电压之比，其公式为（Z1-Z0)/(Z1+Z0)
7 k7 ?  ]+ @( p( j/ _* y; QZ1反射点等效阻抗值，Z0电缆的特性阻抗。
. z; [& _8 b3 |9 y& C7 H. L5 }  S天线增益
6 x% ?- r( H4 C; ~2 l. b; n" N8 C- l在输入功率相等的条件下，实际天线与理想辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。
- ~1 t7 C! B) k7 |3 b同向
$ @0 @, C4 v1 v1 q) t1 |8 q若两波的波峰（或者波谷）同时抵达同一地点，称两波在该点同相。, t2 ]) `. w9 W8 L
横波和纵波
) S! K9 r( y- p2 [) G8 a0 F& C横波是质点的振动方向与波的传输方向垂直，纵波是质点的振动方向与传输方向平行。
6 @& I0 S2 z1 L/ Q9 U% c7 C1 R/ J- k' L6 Z0 r
电磁波1 X7 x- V- v& _7 Q/ K% p; d
电磁波是由同相互相垂直的电场和磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场，具有波粒二象性。
; Q- q, x. B, {电磁波伴随的电场方向，磁场方向，传播方向三者互相垂直，因此电磁波是横波。0 a: O0 }2 L: i, J
极化损失系数) c1 f7 n$ C' g* |' O' Q
收，发天线的极化匹配：在最大指向方向对准的情况下，收，发天线的极化一致。: g, j, x1 G* d; @( U
极化损失系数K：接收到的功率Pre与入射到接收天线上的功率Pi之比：K=Pre/Pi% h; F! c0 l  R
交叉极化! y# j3 E  p3 j* t! j: W5 d
由于结构等方面的原因天线可能辐射或接收不需要的极化分量。例如辐射或者接受水平极化波的天线，也可能辐射或接收垂直极化波。这种不需要辐射或者接收的极化波称为交叉极化。
5 [& q& E' n" p! v& F; j8 e天线的输入阻抗$ p7 z- m4 [# }* u6 v+ @! d/ f
天线的输入端阻抗，它与天线输入端电压Vin，电流Iin与输入功率Pin之间的关系为. d% O3 U. Q2 s( |  i- y8 b6 U
0 W. X; Y8 g8 U& S' h8 ~& j! o$ q0 A
天线的输入阻抗一般为复数，包含电阻Rin和电抗Xin两部分。而Rin又包含两个分量：6 s  R8 {; A6 `7 ?% q: z

0 n# w9 w6 {' Y* xRr为天线的辐射电阻，为天线的损耗电阻
9 E2 s+ O. P$ @  t: i: o  d" O驻波standing wave
) R+ Z% E4 V3 X% u频率相同，传输方向相反的两种波，沿传输线形成的一种分布状态。其中一个波时另外一个波的反射波。在两者电压（或者电流）相加的点出现波腹，在两者电压（或电流）相减的点形成波节。在波形上，波腹和波节的位置始终不变，给人“柱立不动的感觉”
$ v; _( B/ q$ o$ t9 j  e2 x4 w* S8 v驻波比VSWR/SWR  Voltage Standing Wave Ratio! f1 v4 J2 B' M9 `8 q
指驻波波腹电压与波节电压幅度之比，又称驻波系数。驻波等于1时，表示馈线和天线的阻抗完全匹配，此时高频能量全部被天线辐射出去，没有能量的反射损耗；驻波比为无穷大时，表示全反射，能量完全没有辐射出去。
' x& T/ q# X1 g* Q+ B驻波比的定义：# b3 E, Z3 `# {9 Q( O0 `2 q  V
VSWR=Umax/Umin6 W$ {' h# a, v8 Z) Q5 G
Umax--馈线上波腹电压
4 p0 z% X  g, j1 J4 B/ z3 `8 QUmin--馈线上波谷电压& I/ x' A$ ?, \7 s5 L7 k

+ i) q6 S9 U" ?$ U8 g4 G& w; ?驻波比与反射功率的关系如下。# R1 H5 F) T$ X8 |
可见，不一定追求1.1以下的驻波比，一般1.5一下也足够了，96%的都发射出去了。! i) [& w$ c# e1 a$ |: s
驻波比　 反射率# x7 ^. n, a1 H) m, K' W
　　1.0　 0.00%, o+ y8 c; w5 Q  \9 D
　　1.1　 0.23%
" @% I3 Y% q. e; J$ g0 J# i% }( }　　1.2　 0.83%0 N+ e# A# Z" V9 h4 }8 P4 d# p
　　1.3　 1.70%9 i+ v9 }- R3 Q% v. u1 D
　　1.5　 4.00%
' b# l1 Q; F0 \3 h　　1.7　 6.72%2 j/ E+ B; t4 G& ]
　　1.8　 8.16%
* [, C5 F1 {. W8 ?7 B: C　　2.0　 11.11%3 \, T5 Y7 i0 {+ D1 S
　　2.5　 18.37%, l: Y9 _9 w4 Q# a
　　3.0　 25.00%* ~1 W: r( s; S4 n+ V8 ]; V8 a
　　4.0　 36.00%
1 V/ {& g- \( o! @7 ~0 N& Z+ O( D) T　　5.0　 44.44%
. x4 y; j8 M& }; t　　7.0　 56.25%: Y$ t" G+ N& h+ Y/ p; N, i
　　10　 66.94%* P& b+ h- \$ t2 q1 K$ ~, X
　　15　 76.56%
  M7 ]/ x2 D$ T' b2 r　　20　 81.86%. a- c% ]0 @2 x" l3 j1 y( n
S参数. b" G4 R; N) u# X9 Y, a
S参数，也就是散射参数。S12为反向传输参数，也就是隔离。S21为正向传输参数，也就是增益。S11为输入反射系数，也就是输入回波损耗。S22为输出反射系数，也就是输出回波损耗。0 T' T9 R4 D3 S
5 V5 `" s; b3 m3 w1 y
作者: qiangqaz    时间: 2015-8-7 19:52
天天看这些理论的东西实在头痛的很，现在开始学习设计天线，找到了一点资料) e; Y. K  u/ Z+ n6 ]
HFSS电磁仿真设计应用详解9 d4 s+ U  x/ Y- x
附件有我跟着做的资料。贴张图出来，内心有点小激动呢
; y: K: r# W8 @# |7 _' B' ^) V----------------------
" b) Z) T7 Y1 W; Q& e, W什么，这是神马情况，软件崩溃了？不就想截个图么，至于么？ QAQ' L6 a; j' \5 Z; t8 p( Y
' N; p, E& e$ T5 l# Y
4 Q) a8 K! Z& m& ?, i* Y

HFSS电磁仿真设计应用详解.pdf

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tee.rar

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作者: qiangqaz    时间: 2015-8-10 09:37
今天重启了下好了，好流弊的样子有木有O(∩_∩)O~
作者: wendheng    时间: 2015-12-1 16:33
点赞！
作者: ABCLSL    时间: 2015-12-1 20:19
路过 ，沙发
作者: 临门一射    时间: 2016-3-1 20:49
人呢，怎么没有更新呀6 T+ Z3 k2 t( M" Q% z% Q9 r; N
作者: 画质饺子    时间: 2016-4-6 10:41
确实是好东西啊
作者: DIO    时间: 2016-4-13 11:10
支持楼主继续更新和分享啊~~~别断了~~~
作者: 歪头歪脑    时间: 2016-4-13 15:19
好东西
作者: Humor    时间: 2016-4-13 16:03
学习学习
作者: gamma    时间: 2016-4-13 17:08
点赞！
作者: 油炸冰溜子    时间: 2016-4-15 17:14
坐等楼主更新
作者: z55557777    时间: 2016-4-19 11:15
学习学习
作者: yuchuansong    时间: 2016-4-30 10:19
谢谢分享啦啦
作者: ERIC110    时间: 2016-5-4 21:30
好东西赞赞赞
作者: zhangxp    时间: 2016-7-12 14:33
楼主是我前进的动力
作者: ARCTIC_MICHAEL    时间: 2016-8-29 12:22
qiangqaz 发表于 2015-8-7 18:19' T$ y- J/ q8 P( y4 o; W) q' n$ K
首先当然是要确认自己要做些什么东西，当然是要学习设计和调试天线，这个目的简单粗暴，自己不打算搞科研， ...

: G3 Q. P# z/ t" V( h1 r  Shanks for sharing4 Q4 ^: Y$ d  @0 A: S
作者: oookay    时间: 2016-8-31 10:58
棒
9 g+ B4 H8 X/ q' n
作者: PlayEDA    时间: 2016-8-31 17:55
先把電磁學念一念，對場型有個概念之後
% k3 d" g4 K$ L+ F再買一本教科書，看看過去對天線的理論，以及很多基本常見的天線形狀/ e  I$ j. G; a3 h- w
再來就是買一本 handbook, 透過上面會有很多現在彎來摺去的實作情況



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