天線不僅可以發(fā)射信號,還可以接收信號,根據(jù)惠更斯對稱原理,收和發(fā)的性能一模一樣。大家平時關心的主要有兩個指標,第一個是增益,第二個是覆蓋范圍,作為發(fā)時性能是什么樣子,收也一樣。增益和覆蓋范圍相輔相成,又有區(qū)別,一般會認為增益大,那么覆蓋范圍就大,這只能是對全向天線;對于定向天線,波束非常窄,覆蓋范圍越小,增益越高。也就是用同有異。
解決了天線收發(fā)性能問題,現(xiàn)在來分析天線為何可以收發(fā)信號,因為收發(fā)性能一致,我們就拿發(fā)射來分析。
天線,作為一種設備,本質上是一個能量轉換器,把高頻電流轉換為電磁波,沿著空間傳播出去。但是不是傳輸高頻電流的導線就是天線呢?這就要分析天線輻射的機理。
圖一
上圖為雙導線沿途的高頻電流分布電壓電流成正弦余弦,相位差90度,每隔半個周期電壓電流反向。大家注意藍色和紅色剪頭的指向。 我們大家都知道,奧斯特定律,通電導體周圍會有磁場,那么這兩根導線周圍分別都會有磁場產(chǎn)生,為何沒有輻射呢?其實輻射是存在的,只是因為兩根導線的距離太近,又因為導線上電流反向,所以在周圍產(chǎn)生的磁場方向也是相反的,會互相抵消。我們繼續(xù)往下分析。
圖二
圖二為雙導線向天線過度的中間狀態(tài),注意藍色和紅色剪頭的方向。
從上圖的過度階段我們可以看出紅藍表示的剪頭方向慢慢開始出現(xiàn)一定的夾角。如果把這兩個箭頭作為一個矢量,同時做一下矢量向分解,如下圖:
圖三
從圖三發(fā)現(xiàn),水平分量(橙色)的方向是相反的,產(chǎn)生的磁場會抵消,而垂直分量(綠色)是同向的,那么他們兩個的磁場就會在空間中疊加,形成輻射。但輻射并不是最強。下期繼續(xù)進行更深入的分析。
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