天線在物聯(lián)網(wǎng)中有何作用？

發(fā)布時間：

2021-07-28 09:58

現(xiàn)在天線已隨處可見，它已與我們的日常生活密切相關(guān)。例如，收聽無線電廣播的收音機需要天線，電視機需要天線，手機也需要天線。在一些建筑物、汽車、輪船、飛機上等都可以看見各種形式的天線。

收音機、電視機使用的天線一般是接收天線，廣播電視臺的天線則為發(fā)射天線。而手機天線則收發(fā)共用，但須經(jīng)過移動通信基站天線轉(zhuǎn)收和轉(zhuǎn)發(fā)。實際上，一切無線電設(shè)備(包括無線電通訊、廣播、電視、雷達、導航等系統(tǒng))都是利用無線電波來進行工作的，而從幾十MHz的超長波到四十多GHz的毫米波段電磁波的發(fā)射和接收都要通過天線來實現(xiàn)。天線是這樣一個部件，作發(fā)射時，它將電路中的高頻電流或饋電傳輸線上的導行波有效地轉(zhuǎn)換成某種極化的空間電磁波，向規(guī)定的方向發(fā)射出去；作接收時，則將來自空間特定方向的某種極化的電磁波有效地轉(zhuǎn)換為電路中的高頻電流或傳輸線上的導行波。

綜上所述，天線的功能主要有四點：

(1) 能量轉(zhuǎn)換

對于發(fā)射天線，天線應將電路中的高頻電流能量或傳輸線上的導行波能量盡可能多地轉(zhuǎn)換為空間的電磁波能量輻射出去。對于接收天線，天線應將接收的電磁波能量最大限度地轉(zhuǎn)換為電路中的高頻電流能量輸送到接收機。這就要求天線與發(fā)射機源盡可能有好的匹配，或與接收機負載盡可能好的匹配。一副好的天線，就是一個好的能量轉(zhuǎn)換器。

(2) 定向輻射或接收

對于發(fā)射天線，輻射的電磁波能量應盡可能集中在指定的方向上，而在其它方向不輻射或輻射很弱。對于接收天線，只接收來自指定方向上的的電磁波，在其它方向接收能力很弱或不接收。

例如，就雷達而言，它的任務(wù)是搜索和跟蹤特定的目標。如果雷達天線不具有尖銳的方向性，就無法辨別和測定目標的位置。而且如果天線沒有方向性，或方向性弱，則對發(fā)射天線來說，它所輻射的能量中只有一少部分到達指定方向，大部分能量浪費在不需要的方向上。對接收天線來說，在接收到所需要信號的同時，還將接收到來自其它方向的干擾信號或噪聲信號，致使所需信號完全淹沒在干擾和噪聲中。因此，一副好的天線應該具有完成某種任務(wù)而要求的方向性。

如果我們要接收衛(wèi)星電視等信號，由于距離遠，則必須采用定向性好，增益很高的一類天線，如旋轉(zhuǎn)拋物面天線、卡塞格侖天線、陣列天線等。

(3) 應有適當?shù)臉O化

即天線發(fā)射或接收的是規(guī)定極化的電磁波。例如一個垂直極化的天線，不能接收水平極化的來波，反之亦然；一個左旋圓極化的天線不能接收右旋圓極化的電磁波，反之亦然。一個圓極化的天線對線極化的來波將有一半能量損失。

(4) 天線應有足夠的頻帶寬度

任何天線都有一定的工作頻帶。在這個頻帶范圍之外它的工作失效。

一副天線的收和發(fā)是互易的。根據(jù)電磁學中的互易原理可以證明，只要天線和饋電網(wǎng)絡(luò)中不含非線性器件(如鐵氧體器件)，則同一副天線用作發(fā)射和接收時，其基本特性保持不變。因此，在分析接收天線的特性時，可以采用分析發(fā)射天線的方法。

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