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關于天線傳輸饋線的基本知識

2019-11-05 02:25:27
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供稿:網友
關于天線傳輸饋線的基本知識(圖一) 關于天線傳輸饋線的基本知識

1、傳輸線的特性阻抗

無限長傳輸線上各處的電壓與電流的比值定義為傳輸線的特性阻抗,用Z0 表示。 同軸電纜的特性阻抗的計算公式為 :Z0=〔60/√εr〕×Log ( D/d )    [ 歐]

式中:D 為同軸電纜外導體銅網內徑;d  為同軸電纜芯線外徑;εr為導體間絕緣介質的相對介電常數。通常Z0  = 50 歐  ,也有Z0  = 75 歐的。

由公式不難看出,饋線特性阻抗只與導體直徑D和d以及導體間介質的介電常數εr有關,而與饋線長短、工作頻率以及饋線終端所接負載阻抗無關.

2、饋線的衰減系數

信號在饋線里傳輸,除有導體的電阻性損耗外,還有絕緣材料的介質損耗。這兩種損耗隨饋線長度的增加和工作頻率的提高而增加。因此,應合理布局盡量縮短饋線長度。

單位長度產生的損耗的大小用衰減系數 β 表示,其單位為 dB / m (分貝/米),電纜技術說明書上的單位大都用 dB / 100 m(分貝/百米)。

設輸入到饋線的功率為P1 ,從長度為 L(m ) 的饋線輸出的功率為P2 ,傳輸損耗TL可表示為:TL = 10 ×Lg ( P1 /P2 )  ( dB )

衰減系數為:β  = TL   / L   ( dB / m )

例如, NOKIA  7 / 8英寸低耗電纜, 900MHz 時衰減系數為 β  = 4.1  dB / 100 m ,也可寫成β  = 3  dB / 73  m , 也就是說, 頻率為 900MHz 的信號功率,每經過 73 m 長的這種電纜時,功率要少一半。

而普通的非低耗電纜,例如, SYV-9-50-1, 900MHz 時衰減系數為 β  = 20.1  dB / 100 m ,也可寫成 β  = 3  dB / 15 m , 也就是說, 頻率為 900MHz 的信號功率,每經過15 m 長的這種電纜時,功率就要少一半。

3、匹配概念

什么叫匹配?簡單地說,饋線終端所接負載阻抗ZL 等于饋線特性阻抗Z0 時,稱為饋線終端是匹配連接的。匹配時,饋線上只存在傳向終端負載的入射波,而沒有由終端負載產生的反射波,因此,當天線作為終端負載時,匹配能保證天線取得全部信號功率。當天線阻抗為50歐時,與50歐的電纜是匹配的,而當天線阻抗為80歐時,與50歐的電纜是不匹配的。
假如天線振子直徑較粗,天線輸入阻抗隨頻率的變化較小,輕易和饋線保持匹配,這時天線的工作頻率范圍就較寬。反之,則較窄。在實際工作中,天線的輸入阻抗還會受到四周物體的影響。為了使饋線與天線良好匹配,在架設天線時還需要通過測量,適當地調整天線的局部結構,或加裝匹配裝置。

4、反射損耗

前面已指出,當饋線和天線匹配時,饋線上沒有反射波,只有入射波,即饋線上傳輸的只是向天線方向行進的波。這時,饋線上各處的電壓幅度與電流幅度都相等,饋線上任意一點的阻抗都等于它的特性阻抗.

而當天線和饋線不匹配時,也就是天線阻抗不等于饋線特性阻抗時,負載就只能吸收饋線上傳輸的部分高頻能量,而不能全部吸收,未被吸收的那部分能量將反射回去形成反射波。

5、電壓駐波比

在不匹配的情況下, 饋線上同時存在入射波和反射波。在入射波和反射波相位相同的地方,電壓振幅相加為最大電壓振幅Vmax ,形成波腹;而在入射波和反射波相位相反的地方電壓振幅相減為最小電壓振幅Vmin ,形成波節。其它各點的振幅值則介于波腹與波節之間。這種合成波稱為行駐波。

反射波電壓和入射波電壓幅度之比叫作反射系數,記為 R

          反射波幅度            (ZL-Z0)
R =  ─────        =  ───────
           入射波幅度            (ZL+Z0 )

波腹電壓與波節電壓幅度之比稱為駐波系數,也叫電壓駐波比,記為 VSWR

                        波腹電壓幅度Vmax          (1 + R)
VSWR = ───────────── =  ────  
                        波節電壓輻度Vmin          (1 - R)

終端負載阻抗ZL 和特性阻抗Z0 越接近,反射系數 R 越小,駐波比VSWR 越接近于1,匹配也就越好。

>(出處:http://www.vipcn.com)



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