最常见的通信天线类型有哪些?

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天线有多种类型,且每种类型都适合特定用途。对于紧凑型解决方案,可以选择贴片天线。对于点对点通信,八木天线或抛物面天线是完美的选择。如果只需要一个经济实惠的解决方案来广播广播、电视或Wifi,那么偶极或单极天线将是一个不错的解决方案。

最常见的通信天线包括偶极天线、单极天线、八木天线、贴片天线和抛物面天线。每种天线类型都有独特的用途和不同的优缺点。

没有什么比遍布乡村和智能手机的天线更能体现我们文明的进步了。这些通信设备深刻地影响着我们传输数据、通信和广播的方式。虽然它们都起到传输数据的作用,但天线的构造并不相同,而且数量庞大,种类繁多。让我们来看看无数的天线类型,以及其与我们日常生活的相关性。

最常见的通信天线有哪些?

通信天线类型的数量是巨大的,因此本文将介绍几种最常见的类型及其用途和特性。通常,人们最常与偶极、单极、八木、贴片和抛物面天线互动。让我们从偶极开始,看看它们各自的作用及优缺点。

下图提供了有关所讨论的每种天线的快速信息。

天线类型

描述

辐射方向

增益

用途

偶极

简单的双单元天线,两侧长度相等

全向

适中

通用,常用作参考天线 

单极

单元件天线,通常在下方具有接地层以提高性能 

全向

适中

AM/FM收音机、移动通信、Wi-Fi路由器

八木

偶极天线的方向变化。有多个轴。经常出现在建筑物的顶部。

定向

中到高

电视天线、点对点通信WiFi

贴片

扁平矩形天线,通常看起来像一块金属

定向

低到高

RFID 系统、GPS 天线、Wi-Fi 接入点 

抛物面

带有弯曲反射器的碟形天线。 

特定方向

非常高

卫星通信、雷达系统、远距离、点对点通信。

什么是偶极天线?

偶极天线是用于广播无线电频率的基本天线。偶极天线因从天线两侧延伸的两个长度相等的导体而得名。偶极是全向天线,这意味着其同时向各个方向广播频率。

偶极天线有多种用途,包括电视广播、飞机通信、AM/FM无线电和军事应用。偶极天线的最大优点是用途广泛且简单。

偶极天线的优点包括:

  • 更宽的带宽:与单极天线相比,偶极天线具有更宽的工作带宽。当需要以更高的频率范围进行广播时,这非常有用。
  • 方向性:双向天线在方向杆延伸的轴上提供更集中的广播。这提供了比单极天线扩展频率范围更远的能力。
  • 平衡配置:偶极天线采用平衡配置,具有两个等长元件。在某些情况下,这通常会导致更平衡的辐射方向图和更好的性能。

尽管偶极天线有很多优点,而且被广泛使用,但也有一些缺点,包括:

  • 有限的带宽:与其他一些天线类型相比,偶极通常具有较窄的带宽。这意味着如果不进行调整,其可能无法在广泛的频率范围内发挥最佳性能。其更适合窄频率。
  • 大尺寸:与大多数天线一样,天线的尺寸与其捕获的频率成正比。频率越低,天线越大。这就是为什么当考虑到尺寸时,偶极天线通常不合适。使用贴片天线可能会更好。

什么是单极天线?

单极天线是一种由单个导电元件组成的天线。与偶极一样,它也是全向的,并用于多种目的。大多数情况下,单极天线用于广播移动通信、AM/FM无线电、导航系统(如GPS)和电视广播。

单极天线有几个优点,包括:

  • 尺寸紧凑:单极天线通常比偶极天线小。当空间有限时,其紧凑尺寸使其成为更实用的选择。还有,单极天线也可以延伸到天空中,以捕获和广播无线电信号。
  • 简单性:单极天线的简单性,使其成为一种低成本且有效的数据传输解决方案。这就是为什么其经常被用来广播广播、电视,甚至WiFi。事实上,当看到一辆带有无线电天线的旧汽车,或带有一根大塑料棒伸出的家用路由器时,这些都是单极天线。

但,单极天线并不适合所有情况。其也有一些缺点:

  • 地面依赖:单极天线的最大缺点是地面依赖。单极天线依靠导电接地层才能正常工作。当没有合适的接地平面或改变接地平面时,天线的性能会受到影响。
  • 效率问题:单极天线可能会受到建筑物或其他附近障碍物的影响。障碍物的存在会严重降低其性能。

什么是八木天线?

八木天线的标志性特征是其多个平行元件。通常,我们会在公寓楼顶上看到八木天线,用于检索电视广播信号。与前面讨论的两种天线不同,八木天线不是全向天线,而是定向天线。

八木天线有什么好处?

  • 高增益:八木天线的最佳方面是其高增益。就天线而言,“增益”是指其将能量集中在特定方向的能力。其衡量的是,其可以将能量引导到预期目标的强度,或其可以接收预期传输的灵敏度。八木天线在特定方向的点对点通信方面非常出色。这就是为什么其经常被用来接收电视广播。
  • 非常适合户外使用:由于其坚固的设计,八木天线非常适合户外使用。八木天线采用防腐材料、抗风压、防水,确保良好的信号覆盖。
  • 成本效益:八木天线通常具有成本效益,特别是其提供的增益水平。这使得其成为性能和成本之间的平衡至关重要的场景中的实用选择。

八木天线的缺点包括:

  • 固定方向性:八木天线的固定方向特性可能是其最大的缺点之一。这意味着其必须指向特定的方向才能正常工作,而当其偏离位置时,可能会发生服务中断。
  • 体积大:八木天线相当大,尤其是广播较低频率的天线。这使得其难以维护,且安装也很复杂。此外,其很快就会变得不适合需要更紧凑解决方案的应用。

什么是贴片天线?

贴片天线是紧凑的传统天线,也称为微带天线。其名字来源于,其看起来像一块小金属。其是为考虑尺寸、重量和空气动力学等因素而设计的。这些定向天线可以在iPhone、喷气式飞机、卫星以及其他尺寸和质量至关重要的地方找到。

在智能手机和其他物联网设备中,配线架非常适合传输WiFi信号。如果没有配线架,Android或iPhone可能会像过去一样,伸出单极天线。

贴片天线有什么好处?

  • 重量轻:配线架重量轻,这使其适合重量至关重要的应用。即智能手机和航空航天技术。
  • 方便的RFID应用:贴片天线通常用于射频识别(RFID)系统中,用于跟踪和识别目的。其紧凑的尺寸和性能特征使其非常适合此应用。
  • 成本低:由于其紧凑的性质,贴片面板的制造具有成本效益。当预算有限时,这使得其成为一个经济的选择。

贴片天线有哪些缺点?

  • 窄带宽:贴片天线的带宽很窄,因此在需要较宽频率范围的情况下效果较差。
  • 对交叉极化的敏感性:贴片天线对交叉极化很敏感,这意味着其可能会接收与预期极化正交的信号。在某些环境中,这种敏感性可能会受到限制。
  • 温度敏感:由于贴片天线尺寸较小,因此可能对温度敏感。其有可能发生故障或完全融化。这就是为什么永远不应该在夏天把iPhone或Android手机留在车里!

什么是抛物面天线?

抛物面天线,这是最具高科技外观的天线,也是大多数人听到“天线”这个词时可能会想到的。其是标准碟形天线,可能在雷达系统、卫星通信甚至DirectTV安装。

抛物面天线最明显的部分是大型碟状结构。这称为反射器,用于将射频定向到特定方向,从而提高天线接收数据时的灵敏度。

抛物面的中心是馈电天线,通常称为馈电喇叭。其位于反射器的焦点处,负责产生或接收电磁波。馈电天线通常是小型偶极、喇叭或其他设计用于发射或捕获信号的天线类型。

抛物面天线有什么好处?

  • 高增益:抛物面天线具有最高的增益值。这就是为什么其经常被用来与外太空的卫星通信。
  • 高度聚焦:由于采用抛物面反射器,这些天线可以有效捕获来自远处源的微弱信号。这就是其在射电天文学中如此有用的原因,在射电天文学中需要检测来自天体的微弱信号。聚焦天空特定区域的能力至关重要。
  • 高方向性:抛物面天线具有高方向性,这意味着其可以将辐射或接收的能量集中在特定方向。此属性有利于点对点通信,例如电话呼叫或卫星通信,在这些通信中,专注于特定目标的能力至关重要。

抛物面天线有哪些缺点?

  • 体积庞大:抛物面天线可能又大又笨重,尤其是在较高频率下。碟形天线的尺寸与其设计处理的信号波长直接相关。这可能是空间有限的应用中的限制因素。
  • 需要精确校准:由于抛物面天线能够投射到外层空间,因此其校准和维护成本非常昂贵。这限制了其使用,只用于只有抛物面天线才能处理的最重要的工作。

总结

综上所述,天线有多种类型,且每种类型都适合特定用途。对于紧凑型解决方案,可以选择贴片天线。对于点对点通信,八木天线或抛物面天线是完美的选择。如果只需要一个经济实惠的解决方案来广播广播、电视或Wifi,那么偶极或单极天线将是一个不错的解决方案。

责任编辑:姜华 来源: 千家网
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