衡量天线的几乎就这些术语了吧、、、

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衡量天线的几乎就这些术语了吧、、、 [复制链接]

 

天线基础知识
让我们开始研究天线和天线基础知识。 假设有一天你走在 街上，一个善良但不耐烦的人跑过来，要求你设计一个天线 对他们来说。“当然”，你很快回答，并补充说“什么是所需的频率、增益、 带宽、阻抗和极化？
或者，也许您从未听说过（或有点生疏）上述参数。 那么，你来对地方了。在设计天线或讨论天线类型之前，我们先了解一下 必须了解天线的基础知识，也就是基本参数 这是天线的特征。
因此，让我们学习一些东西。我们将从频率开始，逐步介绍辐射方向图、方向性和增益， 最后以解释天线辐射的原因结束。
频率
正弦波（正弦波和余弦波）、波长、频率和光速的基础知识。
更高级的频率信息
讨论宇宙中的所有波形如何由正弦波（简单波）的总和组成 这有助于解释 为什么在天线理论中，无论我们想要传输什么信号（信息），我们总是讨论波长和频率。
频带
如果没有真实的频段列表，任何关于天线基本原理的讨论都是不完整的。
辐射方向图
天线的辐射方向图在此页面上定义。真实天线的 3D 图 辐射方向图，讨论了各向同向、全向和定向辐射方向图。 在讨论天线基础知识时，辐射方向图至关重要。
Field Regions
天线的介绍接着讨论了现场区域。远场，近场 和天线的菲涅耳区域。
方向性
方向性是天线的基础。它是衡量天线辐射方向图“方向”程度的指标。
天线效率
天线的效率是衡量天线辐射的功率相对于 天线输入功率。
天线增益
天线增益是特定方向（通常是辐射的峰值方向）辐射功率的量度。
波束宽度和旁瓣
天线在远场中的辐射方向图通常以波束宽度和 旁瓣电平。
阻抗
天线阻抗表示为天线端子处的电压与电流之比。 介绍了传输线的低频和高频模型。天线的基本原理 理论要求天线与传输线或天线“阻抗匹配” 不会辐射。引入 VSWR 的概念是为了衡量天线匹配程度。
带宽
天线的带宽是天线辐射的频率范围。 带宽可以用不同的方式定义。
波的极化
所有电磁平面波都具有相关的极化。线性、圆形天线概念 和椭圆偏振。
天线极化
天线也按其极化进行分类;这定义了平面波偏振的类型 天线最敏感。这是一个基本的天线概念。
Effective Area (Effective Aperture)
有效孔径是一个基本的天线概念，它是天线捕获功率的量度 来自平面波。有效孔径可以表示为天线增益和 感兴趣的波长。
The Friis Equation
弗里斯传输公式是天线理论中最基本的方程。这个等式 将发射功率、天线增益、距离和波长与接收功率相关联。
天线温度
天线温度是天线及其运行环境的属性。这是一项措施 天线由于热（或温度）效应而接收到的噪声。
为什么天线会辐射？
天线基础知识部分最后讨论了天线辐射的原因。这里的想法是 根据在导线上流动的电子来解释产生辐射的物理概念。

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Frequency
频率是宇宙和天线理论中最重要的概念之一，我们将看到这一点。 但幸运的是， 这并不太复杂。
初级（或预备）：
天线通过发射或接收电磁波 （EM） 来发挥作用。这些电磁的例子 波浪包括来自太阳的光以及手机或收音机接收到的波浪。你的眼睛是 基本上是“接收天线”，用于拾取特定频率的电磁波。这 您看到的颜色（红色、绿色、蓝色）是您的眼睛可以检测到的不同频率的每个波。

所有电磁波在空气或太空中以相同的速度传播。这个速度（光速） 大约是每小时 671.1 亿英里（每小时 761 亿公里）。这大约是一百万倍 比音速还快（在海平面上约为每小时 <> 英里）。速度 在下面的方程式中，光将表示为 C。我们喜欢使用“SI”单位 在科学中（长度以米为单位，时间以秒为单位，质量以公斤为单位），所以我们将永远记住：

在定义频率之前，我们必须定义什么是“电磁波”。这是一个远离某个来源（天线、太阳、无线电塔等）的电场。旅行电动 场与它有一个相关的磁场，两者组成一个电磁波。
宇宙允许这些波呈现任何形状。不过，最重要的形状是正弦波， 如图 1 所示。电磁波随空间（位置）和时间而变化。空间变化是 如图 1 所示，时间（时间）变化如图 2 所示。

图1.绘制为位置函数的正弦波。

图2.绘制为时间函数的正弦波。
波是周期性的，它每 T 秒重复一次。在空间中绘制为函数， 它每隔波长一米重复一次，我们称之为波长。频率（写成f）只是完成的数量 循环波在一秒钟内完成（视为时间的函数）（两百个周期 每秒写入 200 Hz，或 200“赫兹”）。在数学上，这写成

一个人走路的速度取决于他们走的步数（波长） 乘以他们采取步骤的速率（频率）。波传播的速度是波在时间上振荡的速度 （f） 乘以 每个周期波浪所采取的步长的大小 （波长）。相关的等式 频率、波长和光速可以纹在你的额头上：

基本上，频率只是衡量波振荡速度的指标。而且由于 所有电磁波都以相同的速度传播，振荡得越快，波长越短。和 较长的波长意味着较慢的频率。
这听起来可能很愚蠢，但实际上它可能应该如此。我记得小时候 科學家討論頻率，我永遠不明白為什麼它很重要。但它是根本性的 重要性，将在“更高级”的频率部分中解释。

 

 

 

 

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Frequency - More Advanced Concepts
为什么频率如此重要？要真正理解这一点，我们必须介绍以下一项 有史以来最酷的数学思想（认真的），那就是“傅里叶分析”。我上了一堂课 斯坦福大学研究生院的傅里叶分析，教授提到了这些概念 作为“宇宙的基本秘密之一”。
让我们从一个问题开始。以下波形的频率是多少？

图 1.一个简单的波形。
好吧，你会寻找周期是什么，并意识到它在绘制的区域上不是周期性的。 然后你会告诉我这个问题很愚蠢。但是我们开始了：
例如，让我们将图1中的波形分解为“构建块”或频率。 这种分解可以通过傅里叶变换（或周期波形的傅里叶级数）来完成。
第一个分量是周期T=6.28（2*pi）和振幅0.3的正弦波，如图2所示。

图2.比较了第一基频（左）和原始波形（右）。
第二个频率的周期长度是第一个频率的一半（频率的两倍）。第二个 分量如图 3 的左侧所示，以及前两个频率的总和与 原始波形。

图3.第二基频（左）和原始波形与前两个频率分量的比较。
我们看到前两个频率的总和开始看起来像原始波形。第三频率分量 是频率的 3 倍。前 3 个组件的总和如图 4 所示。

图4.第三基频（左）和原始波形与前三个频率分量的比较。
最后，加上第四个频率分量，我们得到原始波形，如图5所示。

图5.第四基频（左）与原始波形与前四个频率分量（重叠）的比较。
虽然这似乎是编造的，但对于所有波形都是如此。这适用于电视信号、手机信号、声波 你说话。通常，波形不是由离散的频率组成，而是由连续的频率范围组成。
因此，对于所有天线理论，我们将讨论波长或频率作为关键参数。实际天线 辐射真实世界的信号 - 通过WIFI从互联网上获取的数据，语音信号等。但是，由于 宇宙中的每一条信息都可以分解成不同频率的正弦和余弦分量， 我们总是根据天线的工作波长或我们使用的频率来讨论天线。

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Frequency Bands
您的手机和电视如何同时工作？两者都使用天线 从电磁波接收信息，那么为什么没有问题呢？
答案又回到了宇宙的根本秘密。不管你有什么信息 想要发送，该波形可以表示为频率范围的总和。按用途 调制（简而言之，将要发送的波形的频率范围转移到更高的频率 band），波形可以重新定位到单独的频段。
例如，使用 PCS（个人通信服务）频段的手机有其信号 转移到 1850-1900 MHz。 电视主要以 54-216 MHz 播放。 FM 收音机在 87.5-108 MHz 之间运行。
所有频率的集合称为“频谱”。手机公司必须支付大笔费用 获得部分频谱的钱。例如，AT&T必须竞标频谱的一部分 与 FCC 合作，以获得在该频段内传输信息的“权利”。电磁能量的传输 受到严格监管。当AT&T出售一部分频谱时，它们无法在 任何其他频段（从技术上讲，传输量必须低于相邻频段中的某个阈值）
信号的带宽是信号高频和低频之间的差值。 例如，在 40 到 50 MHz 之间传输的信号的带宽为 10 MHz。这意味着 信号的能量包含在 40 到 50 MHz 之间（以及任何其他频率的能量 范围可以忽略不计）。
最后，我们将列出一个频段表以及相应的波长。 从表中，我们看到VHF在30-300 MHz（每秒30-300亿次周期）范围内。 至少，如果有人说他们需要“VHF天线”，你现在应该明白了 天线应发射或接收具有频率的电磁波 之 30-300兆赫。

   
表 1.常用频段图表
基本上，每个频段的范围从最低频率到 最低频率的 10 倍。天线工程师进一步将频段划分为 像“X波段”和“Ku波段”这样的东西。这是频率的基础。自 在更高级的层面上理解，继续下一个主题。

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Radiation Pattern
辐射方向图将天线辐射的功率变化定义为函数 远离天线的方向。这种功率变化是到达角的函数 在天线的远场中观察到。
例如，考虑图 3 中的 1 维辐射方向图，以分贝 （dB） 绘制。

图1.天线的辐射方向图示例（使用FEKO软件生成）。
这是甜甜圈形或环形辐射模式的一个例子。在本例中，沿 z 轴， 这与天线正上方的辐射相对应，很少 传输的功率。在 x-y 平面（垂直于 z 轴）中，辐射 最大。这些图可用于可视化天线辐射的方向。
通常，由于它更简单，辐射方向图以二维形式绘制。在本例中， 这些图案以“切片”的形式通过 2D 平面给出。图3中绘制了相同的模式 在图 1 中。使用标准球面坐标，其中polar angle theta for plots in spherical coordinates是从 z 轴上测量的角度，phi, the azimuth angle of spherical coordinates in antenna patterns是从 x 轴上逆时针测量的角度。

 

图2.二维辐射方向图。
如果您不熟悉辐射方向图或球面坐标，可能需要 同时看到图2表示与图1所示相同的辐射方向图。这 辐射方向图 图2中的左侧是仰角图，它代表了辐射的曲线 图案是 z 轴外测得的角度的函数（对于固定方位角）。观察 图 1，我们看到辐射方向图在 0 度和 180 度处最小，变为最大值 天线的宽侧（与 z 轴偏离 90 度）。这与左边的图相对应 在图 2 中。
图2右侧的辐射方向图是方位角图。它是方位角的函数 固定极角的角度（在本例中与 z 轴偏离 90 度）。由于辐射方向图 在图 1 中，该图在 z 轴上是对称的，该图在图 2 中显示为常数。
如果辐射方向图在所有方向上都相同，则该方向图是“各向同性”的。 具有各向同性辐射方向图的天线在实践中并不存在，但有时 作为与真实天线进行比较的一种手段进行讨论。
一些天线也可能是 被描述为“全向”，对于实际的天线 表示辐射方向图在单个平面上是各向同性的（如上图 1 中 x-y 平面，或 图2中右侧的辐射方向图）。全向天线示例 包括偶极子天线和 槽天线。
第三 天线类别是“定向的”，其辐射方向图不对称。这些天线 通常在辐射方向图中具有单个峰方向;这是大部分 辐射功率传播。 这些天线很常见;具有高度定向辐射方向图的天线示例包括碟形天线和 开槽波导天线。 图 3 显示了高定向辐射方向图（来自碟形天线）的示例：

图3.碟形天线的定向辐射方向图。
总之，辐射方向图是一个图，它使我们能够可视化天线的发射位置 或获得权力。

 

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Field Regions
天线周围的磁场分为 3 个主要区域：

• 无功近场
• 辐射近场或菲涅耳区
• 远场或弗劳恩霍夫地区

远场区域是最重要的，因为这决定了天线的辐射方向图。由于天线 用于远距离无线通信，这是大多数天线的工作区域。 我们将从远场开始。
远场（弗劳恩霍夫）地区
正如您可能怀疑的那样，远场是远离天线的区域。在这个区域，辐射方向图 不随距离（R）改变形状。尽管 E 场和 H 场仍以 1/R 的形式消失，但功率密度以 1/R^2 的形式消失。 远场占主导地位 通过辐射场，其中 E 场和 H 场彼此正交，传播方向为 用平面波。
如果天线的最大线性尺寸为 D，波长为

，则以下 3 个条件必须全部 满足于在远场区域：

 

 
上面的第一个和第二个等式确保功率在给定方向上辐射 天线的不同部分大致平行（见图 1）。这有助于确保远场区域中的场 表现得像平面波。请注意，>> 的意思是“远远大于”，通常被认为是满意的 如果左侧比右侧大 10 倍。

 

图 1.来自天线上任何点的光线在远场中近似平行。
最后，第三个远场方程从何而来？ 在辐射天线附近，存在无功场（参见下面的无功近场区域），通常 让 E 场和 H 场随着距离的增加而消失 as

和 .上面的第三个等式 确保这些近场消失，我们只剩下辐射场，它们随着 距离为 。
远场区域有时被称为弗劳恩霍夫区域，这是光学的遗留术语。
反应式近场区域
在天线附近，我们有无功近场。在此区域中，字段 主要是反应场，这意味着 E 场和 H 场相位相差 90 度 彼此之间（回想一下，对于传播场或辐射场，场是正交的（垂直的） 但处于阶段）。
该区域的边界通常为：

天线近场
辐射近场（菲涅耳）区域
辐射近场或菲涅耳区域是近场和远场之间的区域。在这个地区， 反应场不占主导地位;辐射场开始出现。但是，与 远场区域，这里的辐射方向图的形状可能随距离而明显变化。
该区域通常由下式表示：

天线的菲涅耳区域
请注意，根据 D 的值和波长，此场区域可能存在，也可能不存在。
最后，以上可以通过下图进行总结：

图2.最大线性尺寸 D 的天线的场区域图示。

 

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Directivity
方向性是天线的基本参数。它是衡量如何 天线的辐射方向图是“定向的”。向各个方向均匀辐射的天线 实际上方向性为零，而这种类型的方向性 天线将为 1（或 0 dB）。
[愚蠢的旁注：当为天线指定方向性时，意味着“峰值方向性”。 从技术上讲，方向性是角度的函数，但描述了角度变化 通过其辐射模式。因此，整个页面的方向性将意味着峰值方向性， 因为它很少在其他上下文中使用。
天线的归一化辐射方向图可以写成球坐标的函数：

 

归一化辐射方向图与辐射方向图相同;它只是在幅度上按比例缩放，例如 辐射方向图幅度的峰值（最大值）（公式[1]中的F） 等于 1。 在数学上，方向性 （D） 的公式写为：

 

这个方向性方程可能看起来很复杂， 但分子是 F 的最大值，分母是 仅表示“在所有方向上辐射的平均功率”。这个等式是 只是辐射功率峰值除以平均值的量度，由此得出 天线的方向性。
方向性示例
例如，考虑两根天线，其中一根天线的辐射方向图如下：

 
这些辐射方向图如图1所示。请注意，这些模式只是一个 极角极角θ的函数，而不是 方位角（方位角均匀）。天线 1 的辐射方向图 方向性不如天线 2;因此，我们预计方向性会更低。

 

图1.天线辐射方向图。哪个具有更高的方向性？
使用公式[1]，我们可以确定哪个天线具有更高的方向性。但是要检查你的 理解，您应该考虑图 1 和什么是方向性，并确定哪个 在不使用任何数学的情况下具有更高的方向性。
使用公式 [1] 进行方向性计算的结果：
计算出天线 1 的方向性为 1.273 （1.05 dB）。
计算出天线 2 的方向性为 2.707 （4.32 dB）。
同样，方向性的增加意味着天线更加“聚焦”或“定向”。用语言来说， 天线 2 在其峰值方向上接收的功率是 各向同性天线将接收。天线 2 将接收 707.1 倍的功率 各向同性天线。各向同性天线用作公共参考，即使 实际上不存在完全各向同性的天线。[旁注：有时你会在数据表中看到一根天线被标记为各向同性;它们的意思是它在一个主平面上是各向同性的;例如，偶极子天线在x-y平面或方位角平面上具有完全对称的辐射方向图，有时被称为各向同性。请注意，它在高程平面上不是各向同性的。
手机天线应具有低方向性，因为信号可以来 从任何方向，天线应该拾取它。相比之下，卫星 碟形天线具有非常高的方向性，因为它们要接收信号 从固定方向。举个例子，如果你得到一个directTV天线，他们会 告诉您将其指向何处，以便天线接收信号。
最后，我们将列出天线类型及其方向性， 让您了解在实践中看到的内容。

 
从上表可以看出，天线的方向性可以变化几个数量级 的量级。因此，在选择最佳天线时了解方向性非常重要 适用于您的特定应用。如果您需要从各种方向传输或接收能量 （例如：汽车收音机、手机、电脑 wifi），那么你应该设计一个带有 低指向性。相反，如果您正在进行遥感或有针对性的电力传输（例如： 从山顶接收到的信号），您需要一个高方向性的天线，以最大限度地提高功率传输 并减少来自不需要方向的信号。
天线设计
假设我们决定想要一个具有低方向性的天线。我们如何做到这一点？
天线理论的一般规则是，您需要一个电小型天线来生产 低指向性。也就是说，如果您使用总尺寸为 0.25 - 0.5
用于方向性 （四分之一到半波长）的天线，那么您将最小化方向性。也就是说，半波偶极子天线或半波长缝隙天线的方向性通常小于 3 dB，约为 在实践中可以获得的低方向性。 归根结底，如果没有 牺牲天线效率（下一个主题）和天线带宽。
相反，对于具有高方向性的天线，我们需要具有许多波长尺寸的天线。 也就是说，碟形（或卫星）天线和喇叭天线等天线具有很高的方向性，部分原因是它们的波长很多 长。
为什么会这样？[我不知道如何在不进行数学操作的情况下解释这一点，对不起！ 归根结底，它与傅里叶变换的性质有关。 当你对短脉冲进行傅里叶变换时，你会得到一个很宽的频谱。存在类比 在确定天线的辐射方向图时：该方向图可以被认为是 天线的电流或电压分布。因此，小型天线具有较宽的辐射方向图 （低方向性），具有大均匀电压或电流分布的天线具有 非常有方向性的模式（因此，具有很高的方向性）。

 

 

 

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Antenna Efficiency
天线效率
天线的效率是传递到天线的功率之比 相对于天线辐射的功率。高效天线具有 天线输入端存在的大部分功率被辐射掉。一种低效率的天线 大部分功率在天线内作为损耗被吸收，或被反射掉 由于阻抗不匹配。
天线的一个很好的特性是，无论我们使用天线，效率都是一样的 作为发射或接收天线。因此，我们可以将天线效率定义为 “从所有可能的角度接收到的潜在功率”，但这要复杂得多。只要记住 发射和接收天线的效率是一样的，并且由于更容易理解效率 就辐射功率与提供的功率而言，我们将简单地使用该定义。 天线的这种特性称为天线互易性。
天线效率（或辐射效率）可以写成辐射功率的比值 到天线的输入功率：

 

作为一个比率，天线效率是一个介于 0 和 1 之间的数字。然而，天线效率通常被引用 以百分比表示;例如，0.5 的效率等于 50%。天线效率 也经常以分贝 （dB） 为单位引用; 效率为 0.1 为 10% 或 （-10 dB），效率为 0.5 或 50% 为 -3 dB。
公式[1]有时称为天线的辐射效率。这区分了 它来自另一个有时使用的术语，称为天线的“总效率”。总效率 天线是辐射效率乘以天线的阻抗失配损耗，当 连接到传输线或接收器（无线电或发射器）。这可以总结一下 在公式 [2] 中，其中天线效率天线的 总效率，阻抗失配损耗是天线的 阻抗失配导致的损耗，total efficiency并且是 天线的辐射效率。

根据等式 [2]，由于阻抗失配损耗始终是介于 0 和 1 之间的数字， 天线总效率始终小于天线的辐射效率。换一种说法， 辐射效率与天线总效率相同，如果没有由于以下原因造成的损失 阻抗不匹配。
在实践中，除非另有说明，天线效率通常是指总效率（包括失配损耗）。
是什么导致天线的效率不是 100%（或 0 dB）？ 天线效率损失通常是由于：
传导损耗（由于 构成天线的金属的有限电导率）
介电损耗（由于电导率 天线附近的介电材料）
阻抗失配损耗
电介质示例 包括玻璃、塑料、特氟龙和橡胶。天线附近的强电场 由于电介质的导电性，能量会因热量而损失。如果电导率为零， 材料内的介电损耗为零。然而，许多材料（如硅胶和 玻璃）的电导率很低，但仍足以显着降低天线效率。
效率是最重要的天线参数之一。对于碟形天线、喇叭天线、 或半波长偶极子，周围没有损耗物质。手机天线， 或消费电子产品中的 WiFi 天线，通常具有 100%-0%（-20 至 -70.7 dB）的效率。 汽车无线电天线在AM无线电频率下的天线效率为-1 dB（5%效率）; 这是因为 天线在工作频率下远小于半波长，这大大降低了 天线效率。无线电链路 之所以得以维护，是因为AM广播塔使用非常高的发射功率。
史密斯圆图和阻抗匹配部分讨论了如何改善阻抗失配损耗。阻抗匹配可以大大提高 天线的效率。
最后，关于dB与百分比的说明。在工业中引用天线效率是很常见的 以百分比表示。但是，天线效率应以分贝 （dB） 为单位测量有两个重要原因：
{1}与RF（射频）世界相关的所有内容都以dB为单位进行测量： 发射功率为dB，隔离度为dB，衰减为dB，无线电 灵敏度以dB为单位。因此，天线效率应以dB为单位。
{2} 如果对天线进行了更改，并且有人说“效率发生了多大变化”，则响应是 “5%”，这是模棱两可的。从 1% 增加到 6% 是一个巨大的变化 （7.8 dB），而增加 从85%到90%很小（0.24 dB）。
因此，我几乎总是以dB为单位测量天线效率，并鼓励其他人这样做。

 

 

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天线增益
术语天线增益描述了在峰值辐射方向上传输的功率 各向同性源。在天线规格表中，天线增益比方向性更常被引用 因为它考虑到了发生的实际损失。
增益为 3 dB 的发射天线意味着远离天线接收的功率将高出 3 dB（两倍） 比从具有相同输入功率的无损各向同性天线接收到的要多。请注意，无损 天线将是天线效率为 0 dB（或 100%）的天线。 同样地 在特定方向上增益为 3 dB 的接收天线将接收比 无损各向同性天线。
天线增益有时被讨论为角度的函数。在这种情况下，我们本质上是 绘制辐射方向图， 其中单位（或方向图的大小）以天线增益为单位测量。举个例子 以增益表示的辐射方向图如图1所示：

 

图1.天线增益模式示例。
然而，更常见的是，用一个数字来引用增益 是所有方向的“峰值增益”。天线增益 （G） 可能与方向性 （D） 有关 和天线效率：

 

对于非常大的碟形天线，真实天线的增益可以高达 40-50 dB（尽管 这种情况很少见）。对于实际天线（例如：短偶极子天线），方向性可低至 1.76 dB， 但理论上永远不可能 小于 0 dB。然而，峰值 由于损耗或效率低，天线的增益可能任意低。 电小天线（小相对 到天线工作频率的波长） 效率可能非常低，天线增益低于 -10 dB（即使不考虑阻抗失配损耗）。
高增益天线有优势吗？
通常，天线制造商（无论是 wifi 天线、gps 天线还是电视天线）指定 天线增益。例如，wifi天线制造商可能会将wifi天线作为“高增益天线”进行销售， 这比类似的低增益天线更昂贵。问题是：我们想要高增益吗？
答案是：视情况而定。如果您确切地知道所需信号的来源，您希望 具有最大增益（朝向所需）方向。但是，如果您不知道所需的位置 信号将来自，最好有一个低增益天线。几个例子可以做到这一点 清楚。
 电视天线。如果您在屋顶上安装电视天线，并且知道电视广播天线 在南部（例如，在城市南部的某个山丘上），那么最好有高增益 天线。首选增益至少为 12-15 dB 的天线。 GPS（全球定位系统）。移动设备的

GPS 天线仅接收。工作 GPS天线是通过测量来自多颗GPS卫星的接收信号来三角测量您的位置， 它们相对于接收天线都处于不同的方向。对于这种情况，一个非常高度的方向性 天线不是首选。

 移动蜂窝天线。智能手机上的蜂窝天线与单个天线通信 蜂窝网络塔。但是，蜂窝天线可以保持在任何方向，并且可以处于任何位置 相对于网络塔。因此，对于您的移动设备，最好具有低增益 天线。
关于天线增益单位的说明
如果您查看天线的规格表，您通常会看到 天线增益以 dB、dBi 或 dBd 列出。我定义这些术语如下：
dB - 分贝，正如我们一直在讨论的那样。10 dB 表示相对于各向同性天线的能量的 10 倍 辐射的峰值方向。
dBi - “相对于各向同性天线的分贝”。这与我们一直在使用的 dB 相同。3分贝 表示在峰值方向上相对于各向同性天线的两倍 （2x） 功率。
dBd - “相对于偶极子天线的分贝”。请注意，半波长 偶极子天线的增益为 2.15 dBi。因此，7.85 dBd表示峰值增益比偶极子天线高7.85 dB; 这比各向同性天线高 10 dB。

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Beamwidths and Sidelobe Levels
除了方向性之外， 辐射方向图 天线还具有波束宽度和旁瓣电平（如果适用）的特征。
这些概念可以很容易地说明。考虑由下式给出的辐射方向图：

使用天线阵列实际上很容易生成这种模式，如下所示 部分。该辐射方向图的三维视图如图3所示。

图 1.3D 辐射方向图。
极坐标（在 z 轴外测量的极角）图由下式给出：

图2.极地辐射方向图。
主光束是最大辐射方向周围的区域（通常是 3 dB 以内的区域 主梁的峰值）。图 2 中的主光束以 90 度为中心。
旁瓣是远离主梁的较小梁。这些旁瓣 通常是永远无法完全消除的不良方向的辐射。这 图 2 中的旁瓣大约出现在 45 度和 135 度处。
半功率波束宽度 （HPBW） 是辐射方向图大小 从主光束的峰值降低 50%（或 -3 dB）。从图 2 可以看出，该模式减小 在 3.77 度和 7.102 度时为 -3 dB。因此，HPBW 为 102.3-77.7 = 24.6 度。
另一个常用的波束宽度是 Null 到 Null Beamwidth。这是与它的角度分离 辐射方向图的幅度在远离主光束的地方减小到零（负无穷大dB）。从图 2 中可以看出， 图案在 60 度和 120 度时变为零（或负无穷大）。因此，零-零波束宽度 是 120-60=60 度。
最后，旁瓣能级是用于表征辐射方向图的另一个重要参数。旁瓣 level 是旁瓣（远离主梁）的最大值。从图2可以看出，旁瓣电平（SLL） 为 -14.5 dB。

 

 

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天线阻抗将电压与电流相关联 天线的输入。正如我们将看到的，这一点非常重要。
假设天线的阻抗为 50 欧姆。这意味着，如果正弦电压 施加在振幅为 1 伏的天线端子上，则电流将具有振幅 的 1/50 = 0.02 安培。由于阻抗是实数，因此电压与 当前。
或者，假设阻抗由复数给出，例如 Z=50 + j*50 欧姆。
请注意，“j”是 -1 的平方根。虚数用于提供相位信息。如果 阻抗是完全真实的 [Z=50 + j*0]，则电压和电流正好处于时间相位。如果 阻抗完全是虚的 [Z=0 + j*50]，然后电压相位领先电流 90 度。
如果 Z=50 + j*50，则 阻抗的大小等于：

 

该阶段将等于：

 

这意味着电流的相位将滞后电压 45 度。 也就是说，电流波形相对于电压波形是延迟的。 要拼出来，如果 天线端子处的电压（频率为 f）由下式给出

 

然后电流将等于：

 

因此，天线阻抗是一个简单的概念。 阻抗将输入端的电压和电流与 天线。天线阻抗的实部表示功率，即 要么辐射出去，要么在天线内吸收。阻抗的虚部 表示存储在天线近场中的功率。这是非辐射功率。 具有实际输入阻抗（虚部为零）的天线被称为谐振天线。 请注意，天线的阻抗会随频率而变化。
虽然很简单，但我们现在将解释为什么这很重要，考虑到低 频率和高频情况。
低频
当我们处理低频时，连接 天线的发射器或接收器很短。天线理论总是很短 表示“相对于波长”。因此，5 米可能很短或很长，具体取决于 我们以什么频率运行。在 60 Hz 时，波长约为 3100 英里，因此 传输线几乎总是可以忽略不计。但是，在 2 GHz 时，波长 是 15 厘米，因此通常可以考虑手机内的小线长度 “排长队”。基本上，如果线长小于波长的十分之一，则 被合理地认为是一条短线。
考虑一个天线（表示为 ZA 给出的阻抗）挂钩 最高电压源（V级），源阻抗由ZS给出。 其等效电路如图1所示。

 

图 1.连接到电压源的天线的电路模型。
从电路 理论上，我们知道 P=I*V。 输送到天线的功率为：

 

如果 ZA 的幅度比 ZS 小得多，则不会提供任何功率 到天线，它不会发送或接收能量。 如果 ZA 的幅度比 ZS 大得多，那么也不会提供任何功率。
为了将最大功率从发电机传输到天线， 天线阻抗的理想值由下式给出：

 

上式中的 * 代表复共轭。因此，如果 ZS=30+j*30 欧姆，则 为了获得最大功率传输，天线阻抗应为 ZA=30-j*30 欧姆。通常， 源阻抗是实数（虚部等于零），在这种情况下，最大功率 当 ZA=ZS 时发生转移。
因此，我们现在知道，天线要正常工作，其阻抗不能太大 或太小。事实证明，这是 天线，设计具有正确阻抗的天线并不总是那么容易 - 特别是 在很宽的频率范围内。
高频
本节将更高级一些。在低频电路理论中， 连接事物的电线无关紧要。一旦电线成为 一个波长，它们使事情变得非常不同。例如，短路有一个 阻抗为零欧姆。但是，如果在 四分之一波长的传输线，阻抗似乎是无限的，即使 有一条直流传导路径。
一般来说，传输线会改变天线的阻抗，使其 除非天线与传输线匹配，否则很难提供电力。 考虑图 2 中所示的情况。 阻抗将在传输线的末端测量（具有 阻抗 Z0） 和长度 L。传输线的末端挂在天线上 阻抗 ZA。

 

图2.高频示例。
事实证明（在研究了一段时间的传输线理论之后），输入 阻抗Zin由下式给出：

 

对于一个一目了然的方程式来说，这有点令人生畏。但是， 快乐的是：
如果天线与传输线匹配（ZA=ZO），则输入阻抗 不取决于传输线的长度。
这让事情变得简单多了。如果天线不匹配，输入阻抗将 随传输线的长度变化很大。如果输入阻抗不是 与源阻抗匹配良好，不会有太多的功率传递到 天线。这种功率最终被反射回发电机，发电机可以是 问题本身（尤其是在传输高功率时）。这种断电 称为阻抗失配。因此，我们看到 天线的调谐阻抗非常重要。更多信息 在传输线路上，请参阅传输线路教程。
驻波比
我们看到，天线的阻抗对于最小化阻抗失配损耗非常重要。不匹配 天线不会辐射功率。这可以通过阻抗匹配在一定程度上得到缓解， 尽管这并不总是在足够的带宽上起作用（带宽是下一个主题）。
天线与传输线或接收器匹配程度的常用衡量标准是已知的 作为电压驻波比 （VSWR）。VSWR 是一个始终大于或等于的实数 更改为 1。VSWR 为 1 表示没有失配损耗（天线与 tx 线路完美匹配）。高等 VSWR值表示失配损耗越大。
作为常见 VSWR 值的示例，3.0 的 VSWR 表示大约 75% 的功率被输送到 天线（1.25 dB失配损耗）;VSWR 为 7.0 表示已提供 44% 的功率 到天线（3.6 dB失配损耗）。VSWR 为 6 或更高是相当高的，通常会 需要改进。
参数 VSWR 听起来像是一个过于复杂的概念;然而，功率反映 天线 在传输线上会干扰正向行进功率 - 这会产生驻波电压波 - 可以通过电压驻波比（VSWR）进行数值评估。 有关详细信息，请参阅有关 VSWR 和 VSWR 规范的页面。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Bandwidth
带宽是另一个基本的天线参数。带宽描述了天线可以正常工作的频率范围 辐射或接收能量。通常，所需带宽是用于决定天线的决定性参数之一。例如 许多天线类型的带宽非常窄，不能用于宽带操作。
带宽通常以 VSWR 表示。例如，天线可以被描述为 工作频率为100-400 MHz，VSWR<1.5。此语句意味着反射系数小于 0.2 引用的频率范围。因此，在传递到天线的功率中，只有 4% 的功率被反射回 发射器。或者，回波损耗S11=20*log10（0.2）=-13.98 dB。
请注意，上述并不意味着输送到天线的功率的 96% 是以以下形式传输的 电磁辐射;仍然必须考虑损失。
此外，辐射方向图会随频率而变化。一般来说，辐射方向图的形状不会发生根本性变化。
还有其他标准可用于表征带宽。这可能是两极分化 例如，在一定范围内，天线可以被描述为具有圆极化 在 3.3-1.4 GHz 范围内，轴比< 1dB（小于 6 dB）。这 极化带宽设置天线工作近似圆极化的范围。
带宽通常根据其分数带宽 （FBW） 来指定。 FBW是频率范围（最高频率减去最低频率）除以中心频率的比值。 天线 Q 还与带宽有关 （Q 值越高，带宽越低，反之亦然）。
为了给出一些具体的带宽示例，这里是常用带宽的表格 天线类型。这将回答诸如“偶极子天线的带宽是多少？ “哪种天线具有更高的带宽 - 贴片天线还是螺旋天线？”为了进行票价比较，我们 将每个天线的中心频率设置为 1 GHz （1000 MHz）。
表一.几种常见天线的带宽。

 

从表I可以看出，天线的带宽可以有很大差异。贴片（微带）天线的带宽非常低，而螺旋天线的带宽非常大。

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Polarization - EM Waves and Antennas
平面波的极化
极化（或我们英国朋友的极化）是任何天线的基本特性之一。 首先，我们需要 了解平面波的偏振，然后我们将介绍 天线极化的主要类型。
线性极化
让我们从了解平面电磁波的极化开始。
平面电磁波 （EM） 的特征是电场和磁场 沿单一方向行驶（没有 两个正交方向上的场变化）。在这种情况下，电场和 磁场彼此垂直，并且垂直于平面波的传播方向。 例如，考虑由公式 （1） 给出的单频电场，其中电场沿 +z 方向传播，即电场 方向为 +x 方向，磁场方向为 +y 方向。

在等式（1）中，符号

是一个单位向量（长度为<>的向量），它表示 电场“指向”x 方向。
平面波如图 1 所示。

图 1.电场在 +z 方向上行进的图形表示。
极化是电场在传播时追踪的数字。举个例子， 考虑在 （x，y，z）=（0,0,0） 处观察到的 E 场作为所描述平面波的时间函数 根据上述等式（1）。该场的振幅在图2中绘制了几个实例。 磁场在频率 f 处振荡。

图2.不同时间（x，y，z）=（0,0,0）处的电场观测。
在原点观察到，电场在幅度上来回振荡，总是沿着方向 x 轴。由于电场沿一条线保持，因此该场可以说是线性极化的。此外，如果 x 轴平行于地面，则该场也可以描述为“水平 极化“（或有时是行业中的 H 极）。如果磁场沿 y 轴定向， 这种波被称为“垂直极化”（或 V 极）。
线偏振波不需要沿水平轴或垂直轴。例如 电场被约束为沿图 3 所示线的波也将是 线性偏振。

图3.斜极化波在一定角度下的电场振幅轨迹。
图3中的电场可以用公式（2）来描述。E-field 现在有一个 x 和 y 分量，大小相等。

 

关于等式 （2） 需要注意的一点是，电场的 x 和 y 分量为 同相 - 它们都具有相同的幅度并以相同的速率变化。
圆极化
现在假设 平面波的电场由公式（3）给出：

在这种情况下，x 和 y 分量相差 90 度。如果观察到该场 在 （x，y，z）=（0,0,0） 时，电场与时间的关系图如图所示 在图 4 中。

图4.方程（0）的场在（x，y，z）=（0,0,3）处的电场强度。
图 4 中的 E 场旋转一圈。这种类型的场被描述为圆偏振波。要具有圆极化，以下标准 必须满足：
圆偏振标准
电场必须有两个正交（垂直）分量。
电场的正交分量必须具有相等的大小。
正交分量必须相差 90 度。
如果图 4 中的波从屏幕中传播出去，则磁场在 逆时针方向，据说是右旋圆极化 （RHCP）。 如果磁场沿顺时针方向旋转，则磁场将为左旋圆极化 （LHCP）。
椭圆偏振
如果电场有两个垂直分量，它们相差 90 度，但 大小不相等，磁场最终将呈椭圆偏振。 考虑沿 +z 方向传播的平面波，电场描述为 公式 （4）：

图 5 给出了电场矢量尖端所假定的点轨迹。

图5.方程（4）的椭圆偏振波的电场尖端。
图 5 中的磁场沿逆时针方向行进，如果行进出 屏幕将是右手椭圆偏振。如果电场矢量在旋转 在相反的方向上，磁场将是左手椭圆偏振的。
此外，椭圆偏振可以通过其轴比来定义，即 长轴和短轴振幅。例如，波的轴比由下式给出 等式（4）为1/0.3 = 3.33。椭圆偏振波由下式进一步描述 长轴的方向。方程 （4） 的波具有由 x 轴给出的长轴。 请注意，长轴可以在平面上的任何角度，它不需要与 X、Y 或 Z 轴。最后，请注意圆极化和线极化都是 椭圆偏振的特殊情况。轴比为1.0的椭圆偏振波 是圆偏振波;具有无限轴比的椭圆偏振波是 线偏振波。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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天线极化
现在我们已经知道了平面波电磁场的极化，天线极化就很容易定义了。
天线的极化是天线产生的辐射场的极化，在远场中评估。 因此，天线通常被归类为“线性极化”或“右旋圆极化天线”。
这个简单的概念对于天线到天线的通信非常重要。一、水平极化天线 不会与垂直极化天线通信。由于互易定理，天线发射和 以完全相同的方式接收。因此，垂直极化天线垂直发射和接收 极化场。因此，如果水平极化天线试图与垂直极化天线通信 天线，不会有接收。
通常，对于两个相互旋转的线性极化天线 角度

，将描述由于这种偏振不匹配而导致的功率损耗 通过偏振损耗因数 （PLF）

 

因此，如果两个天线具有相同的极化，则它们的辐射电场之间的角度为零，并且 不会因偏振不匹配而造成功率损耗。如果一根天线是垂直极化的，而另一根天线是 水平极化，角度为90度，不会传输功率。
顺便说一句，这解释了为什么将头上的手机移动到不同的角度可以 有时增加接收。手机天线通常是线极化的，因此旋转 电话通常可以匹配电话的极化，从而增加接收。
圆极化是许多天线的理想特性。两根天线 两者都是圆极化的，不会因极化不匹配而遭受信号损失。 圆极化的另一个优点是RHCP波会从表面反射并成为LHCP。 这是有利的，因为设计用于接收RHCP波的天线将对信号衰落具有一定的抗扰度 反射波干扰所需波的影响。这些是 GPS 信号来自 卫星是 RHCP。
现在假设线性极化天线正在尝试接收圆极化波。 等效地，假设圆极化天线试图接收线极化波。 由此产生的偏振损耗因数是多少？
回想一下，圆偏振实际上是两个相位相差 90 度的正交线性偏振波。 因此，线极化 （LP） 天线将简单地拾取圆极化的同相分量 （CP）波。因此，LP天线将具有0.5（-3dB）的偏振失配损耗，无论 LP 天线旋转到什么角度。因此：

偏振损耗因数有时称为 极化效率、天线失配系数或天线接收系数。所有这些 名称指的是相同的概念。

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Effective Area (Effective Aperture)
计算天线接收功率的一个有用参数是有效面积或有效孔径。 假设与接收天线具有相同极化的平面波入射到天线上。进一步 假设波沿天线的最大辐射方向向天线传播（从 将获得最大的权力）。
然后，有效孔径参数描述了从给定平面波中捕获的功率。 设 p 为平面波的功率密度（单位为 W/m^2）。 如果 P_t 表示天线接收器可用的天线端子的功率（以瓦特为单位），则：

因此，有效面积仅表示从平面波中捕获并由 天线。该区域考虑了天线固有的损耗（欧姆损耗、介电损耗等）。
有效孔径的一般关系，以任何天线的峰值增益 （G） 表示 天线由下式给出：

有效 孔径或有效面积可以通过与给定天线的已知天线进行比较来测量实际天线上的孔径或有效面积 有效孔径，或 通过使用测得的增益和上述公式进行计算。
有效孔径将是计算平面波接收功率的有用概念。自 看到这个实际情况，请转到下一节关于弗里斯传输公式。

 

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The Friis Equation
弗里斯传输方程。弗里斯传输方程用于计算功率 从一根天线（增益 G1）接收，当从另一根天线（增益 G2）发射时， 相隔距离 R，并在频率 f 或波长 lambda 下工作。 这个页面值得读几遍，应该完全理解。
Friis传动公式的推导
要开始推导弗里斯方程，请考虑两个 自由空间中的天线（附近没有障碍物）相隔距离 R：

图 1.发射 （Tx） 和接收 （Rx） 天线由 R 隔开。
假设 变速箱配方总功率的瓦特被传送到发射天线。目前，假设 发射天线是全向的、无损的，并且接收天线在远场 发射天线。 然后是功率密度 p（单位：瓦特/平方米） 入射到接收天线上的平面波与发射天线的距离R由下式给出：

如果发射天线在接收天线方向上的天线增益为 ，则上面的功率密度方程变为：

增益项影响实际天线的方向性和损耗。 现在假设接收天线的有效孔径由 天线理论给出。然后这个天线接收到的功率 （ ） 由下式给出：

由于任何天线的有效孔径也可以表示为：

由此产生的接收功率可以写为：

这被称为弗里斯传输公式。它涉及 自由空间路径损耗、天线增益和波长 接收和发射功率。这是最基本的一个 天线理论中的方程，也应该记住（以及 如上推导）。
Friis传输方程的另一种有用形式在方程[2]中给出。因为 波长和频率 f 与光速 c 相关（参见频率简介页面），我们有 Friis 透射公式 频率：

 
公式[2]表明，在较高频率下损失的功率更多。这是一个基本原则 弗里斯传输方程的结果。这意味着对于具有指定增益的天线， 在较低频率下，能量传输最高。接收到的功率之差 传输的功率称为路径损耗。换一种说法，弗里斯传输方程 表示频率越高，路径损耗越高。
这个结果的重要性来自 Friis Transmission Formula 怎么强调都不为过。这就是为什么移动电话的运行速度通常低于 2 千兆赫。在更高的频率下可能有更多的频谱可用，但相关的路径损耗 将无法启用高质量的接收。作为 Friss 传输方程的进一步结果，假设您 被问及 60 GHz 天线。请注意，此频率非常高，您可以声明 对于远程通信来说，路径损耗太高了 - 你是绝对正确的。在非常高的时候 频率（60 GHz有时称为mm（毫米波）区域），路径损耗非常大 高，因此只能进行点对点通信。当接收器和发射器 在同一个房间里，面对面。
作为弗里斯传输公式的进一步推论，您认为移动电话运营商是否高兴 关于以 4MHz 运行的新 LTE （700G） 频段？答案是肯定的：这是一个低于 传统上，天线的工作频率是这样的，但从公式[2]中，我们注意到路径损耗将因此 也更低。因此，他们可以使用该频谱和Verizon Wireless“覆盖更多地面” 正是出于这个原因，Executive最近称其为“高质量频谱”。 旁注：另一方面，手机制造商将不得不安装具有更长的天线 在紧凑的设备中（较低的频率 = 较大的波长），因此天线设计师的工作得到了一点 更复杂！
最后，如果天线的极化不匹配，则上述接收功率可以 乘以偏振损耗因数 （PLF） 以正确解释这种不匹配。上面的等式 [2] 可以改变以产生 广义弗里斯透射公式，包括偏振失配：

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Antenna Temperature
天线温度 （

） 是描述噪声大小的参数 天线在给定环境中产生。此温度不是天线的物理温度。此外，天线 没有与之相关的固有“天线温度”;相反，温度取决于其增益模式和 它所处的热环境。天线温度有时也称为天线噪声温度。
为了定义环境（从而给出天线温度的完整定义），我们将引入温度分布 - 这是远离天线的每个方向的温度 球坐标中的天线。例如，夜空大约是 4 开尔文;温度模式的值 在地球的方向上 地面是地球地面的物理温度。此温度分布将写为 .因此，天线的温度会根据它是否 定向并指向太空或凝视太阳。
对于辐射方向图为 的天线，由 噪声温度在数学上定义为：

这表明天线周围的温度在整个球体上积分，并由天线的辐射方向图加权。 因此，各向同性天线的噪声温度是天线周围所有温度的平均值;实现完美的方向性 天线（带铅笔波束），天线温度仅取决于天线“看”的温度。
天线在温度 下接收到的噪声功率可以用以下公式表示 天线（及其接收器）的带宽 （B） 为 操作：

在上文中，K 是玻尔兹曼常数 （1.38 * 10^-23 [焦耳/开尔文 = J/K]）。接收器还具有相关的温度 有了它 （），并且系统总温度（ 天线加接收器）具有 组合温度由下式

给出。此温度可用于上述 公式求系统的总噪声功率。这些概念开始说明天线工程师必须如何理解 接收器和相关的电子设备，因为由此产生的系统非常依赖彼此。
在某些环境中运行的天线的规格表中经常遇到的参数是 天线增益除以天线温度之比 （或系统温度，如果指定了接收器）。此参数写为 G/T，单位为 dB/Kelvin [dB/K]。
最后，请注意，许多射频工程师喜欢使用术语噪声系数（或噪声因数，NF）来描述系统。这是比率 输入 SNR（信噪比）与输出 SNR。基本上，所有射频设备（如混频器和放大器）都会增加一些噪声。 天线温度与噪声系数无关，因为信号电平功率输入随所需值而变化很大 信号的到达方向，而添加的噪声是一个常数。

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Why do Antennas Radiate?
直观地了解天线辐射的原因有助于理解天线的基本原理。关于这个 页面上，我将尝试给出一个低调的解释，而不考虑关于天线如何以及为什么辐射电磁的数学 领域。
首先，让我们从一些基本的物理学开始。有电荷 - 这是自然界的量（如质量或重量或密度） 每个物体都拥有。你和我很可能是电中性的——我们没有正电荷的净电荷 或否定。宇宙中的每个原子都存在含有正电荷和负电荷的粒子（质子 和电子）。一些导电性很强的材料（如金属）松散地结合在一起 电子。因此，当在金属上施加电压时，电子会绕电路行进 - 这种流动 电子是电流（以安培为单位）。
让我们回去充电一会儿。假设由于某种原因，有一个带负电的粒子坐着 在太空的某个地方。由于未知的原因，宇宙已经决定所有带电粒子都将具有相关的 电场与他们。如图 1 所示。
天线理论解释了为什么天线会带静电荷辐射，如图1所示

图 1.负电荷在太空中的任何地方都具有与之相关的电场。
所以这个带负电的粒子在它周围产生一个电场，在太空的任何地方。电场是一个向量 - 它 具有大小（场强的强弱）和方向（场指向哪个方向）。这 场强会随着您远离电荷而消失（幅度变小）。此外，量级 的电场取决于存在多少电荷。如果电荷为正，则电场线指向远离 收费。
现在，假设有人走过来用拳头击打冲锋，为了好玩。充电会加速 并以恒定速度离开。在这种情况下，宇宙会如何反应？
宇宙也决定（再次，没有明显的原因）由于移动（或加速）引起的扰动 电荷将以光速传播远离电荷 - C0 = 300,000,000 米/秒。这意味着 电荷周围的电场将受到干扰，并且这种干扰会远离电荷传播。这是图示的 在图 2 中。
电荷移动时的电场扰动

图2.充电加速时的电场。
一旦电荷加速，磁场需要重新对齐。请记住，要包围的字段 电荷与图 1 中的电荷完全相同。但是，这些场只能以光速响应事件。 因此，如果一个点离电荷很远，则干扰（或电场变化）需要时间才能传播 切中要害。如图 2 所示。
在图 2 中，我们有 3 个区域。在浅蓝色（内部）区域，靠近电荷的磁场已经重新适应了自己 现在排列，如图 1 所示。在白色区域（最外层），田野仍然不受干扰，并且 具有与电荷没有移动时相同的大小和方向。在粉红色区域中，字段是 变化 - 从旧的量级和方向到新的量级和方向。
因此，我们已经得出了辐射的根本原因——场会因为电荷加速而变化。这 字段始终尝试围绕电荷进行对齐，如图 1 所示。如果我们能产生一组移动的电荷（这是 简单地说，电流），那么我们将有辐射。
现在，您可能有一些问题。首先 - 如果所有加速的电荷都辐射，那么连接的电线 我的电脑到墙上应该是天线，对吗？当电流传播时，它们上的电荷以 60 赫兹的速度振荡 所以这应该产生辐射，对吗？
答：是的。您的电线确实充当天线。但是，它们是非常差的天线。原因（除其他外）， 是将电源输送到计算机的电线是传输线 - 它们将电流输送到您的计算机（传输 到电池的一个端子和另一个端子），然后它们携带电流 远离您的计算机（所有电流都在电路或回路中传播）。因此，一根电线的辐射被抵消 在相邻导线中流动的电流（即向相反方向行进）。
将出现的另一个问题是 - 如果它如此简单，那么一切都可能是天线。我为什么不直接使用金属 回形针作为天线，将其连接到我的接收器，然后忘记天线理论？
答：如果天线上有电流流动，回形针绝对可以充当天线。但是，它 要做到这一点并不是那么简单。回形针的阻抗将控制如何 您的接收器或发射器可以向 回形针（即您是否可以使任何电流在回形针上流动）。阻抗将 取决于您操作的频率。 因此，回形针将在某些频率下作为天线工作。 但是，您必须先了解有关天线的更多信息，然后才能说出它在特定情况下何时以及可能起作用。
总之，所有辐射都是由产生变化电场的加速电荷引起的。和 由于麦克斯韦方程组， 变化的电场会引起变化的磁场， 因此我们有电磁辐射。关注天线理论的主题 将功率从接收器（能量包含在电压和电流中）传输到电磁辐射（能量包含在 E 场和 H 场中） 远离天线。这需要天线的阻抗 与您的接收器大致匹配，并且引起辐射的电流同相加起来（也就是说，它们不会 就像它们在传输线中一样相互抵消）。多种天线类型产生 实现这一点，您可以在天线列表页面上找到有关它们的说明。

redguo

很好的知识，多谢楼主分享，接下来花点时间研究研究

小城于

我理解阻抗匹配是为了天线与传输线减少反射