天线阻抗的问题
用矢网测得就是天线的输入阻抗,当然如果有阻抗分析仪测得更准一些,用其实在低频
输入电阻从定义上说就是辐射电阻和损耗电阻之和,还包括馈线的阻抗变换
辐射电阻当然可以大于50欧啊,看Smith圆图就可以了
我同意楼上的说法。
受教了
2楼的高手,因为辐射效率等于辐射电阻/(辐射电阻+损耗电阻),如果这样的话,那么为了和馈线匹配,辐射电阻+损耗电阻应该等于50欧姆(假设馈线阻抗为50欧姆),这样的话,如果辐射电阻大于50欧姆,辐射效率不是大于1了吗?这好象是矛盾的吧!
这一矛盾是逻辑矛盾。
为了和馈线匹配,需要天线的输入阻抗尽量和50欧姆相近,这样讲没错,这也是为什么有些天线(比如有些螺旋天线)在馈线和天线有效辐射区域之间加入阻抗变换器的原因。但天线的阻抗不是由馈线决定的,也不以人的意志为转移,而是由天线结构决定。所以说“辐射电阻+损耗电阻应该等于50欧姆(假设馈线阻抗为50欧姆)”是我们美好愿望,天线买不买账另说,不能作为我们分析的前提。这样说的话,你还会觉得辐射效率大于1吗?
有几个概念搂主没有搞清楚,最好找本书看看,先熟悉有关基本概念
谢谢各位参与讨论,我只是从公式的角度推得这样的结论,也对此有疑问!不过,看了你的解释,还是有点牵强.因为从公式曾面推确实是这样的.欢迎继续对此讨论!
下载后 发现是一长白纸!
辐射效率是辐射能力的反应
而驻波是输入端匹配情况的反应
两者不能混为一谈
50欧姆的端口是输入端能量的反应
小编的概念还是有些糊涂
首先需要澄清:辐射电阻+损耗电阻是多少由天线决定,跟馈线阻抗无直接关系。我们做设计时的目标应该是使得天线的输入阻抗(可以认为辐射电阻+损耗电阻再加上虚部阻抗)接近50欧姆,这样才能实现良好匹配。但任意一个结构的天线输入阻抗是不是50欧姆谁也不知道,绝不能用它做为分析的前提。否则,会出现逻辑错误。
再来分析你认可的公式:辐射效率等于辐射电阻/(辐射电阻+损耗电阻) 。
如果辐射电阻大于50欧姆,比如60欧姆,那么,辐射电阻+损耗电阻一定大于等于60欧姆,分子小于等于分母。现在还会有“辐射效率大于1”的矛盾吗?
谢谢各位的讨论,11楼的朋友,如你的假设,如果辐射电阻+损耗电阻是60欧姆(你的假设),那这由不是和馈线不匹配了吗?这也正是小弟的疑惑之处啊!
如果是那样,的确就不匹配了。匹配不是所有天线的天然属性,不是分析问题的出发点。
看的云里雾里的。
再继续罗嗦一句,希望小编先考虑自己认可的公式,辐射效率等于辐射电阻/(辐射电阻+损耗电阻)。
在这里,辐射电阻和损耗电阻都是大于0的,不可能出现辐射效率小于1的情况。
谢谢各位发表对此问题的看法,康行键编著的<<天线原理与设计>>P25,公式(2-32)给出了这个公式.其实为了提高辐射效率,是希望辐射电阻越大越好,但是辐射电阻的增大是受匹配的限制的.这样理解可以吗?
可以
我认为输入电阻并不等于辐射电阻与损耗电阻的和!
输入电阻与辐射电阻的关系应该由具体天线的等效电路(包括匹配元件电容和电感的连接方式)来确定!
辐射电阻(或大于50或小于50欧姆)经过匹配网络后,在端口处呈现50欧姆的电阻,从而与端口匹配,比如某天线辐射电阻R为75欧姆,这个电阻先串联一个电感L再并联一个电容C即[(R+L)//C],此时从端口看去输入电阻就不仅仅是辐射电阻和损耗电阻了,输入电阻中还含有电容C和电感L的部分。
不知道对不对,欢迎拍砖!
说输入电阻等于辐射电阻和损耗电阻之和时,考虑的问题是功率分配。电感和电容不消耗功率,不予分析。而且,在设计天线时,需要在我们关心的频段,实现天线输入端口的电抗匹配,也就是谐振,使得天线输入阻抗接近纯电阻50欧姆。
学习了!谢谢!
正是因为天线的阻抗可能大于或小于50,所以,需要匹配网络在50欧姆馈源和天线间实现匹配。
天线的辐射电阻与天线的形状和尺寸以及输入电流的频率有关。在固定的频点f0上,天线形状和尺寸不变的话,辐射电阻就不会变化。假设天线的辐射电阻为R(不等于50欧姆),要与50欧姆的馈线匹配就必须加匹配网络(L和C组成),比如匹配网络为R串联电感L再并联电容C,那么从PORT看去输入阻抗Zin就是Zin=Rin+jXin=1/[jwC+1/(R+jwL)],选择适当的L和C完全可以使电路在频点f0上谐振,Xin=0及Rin=50,也就是输入阻抗电抗为零(纯电阻,共轭匹配)电阻为50欧姆(理想匹配),当然电容和电感不消耗功率,但是会影响此时的输入电阻Rin,即Rin=Rin(R,L,C),因此输入电阻不能简单的认为是辐射电阻加损耗电阻。
我的意思不知说清楚没有,这是个人愚见,还望高手出来指正,谢谢!
p匹配网络并不一定要加,可以通过调整天线的形状,改变天线的电流分布,也是可以实现阻抗匹配的.否则,不是任何天线都要用集总元件设计匹配网络吗?
这里讨论的输入电阻、辐射电阻和输入阻抗等都是以天线输入端电流(或者电流最大处电流)为参考的,再从阻抗变换角度来理解的话不合适。
24楼的ecel,有机会认识一下,QQ:854304700,结交各位天线高手!呵呵
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搞清楚一点:辐射电阻 和 输入阻抗 不是一回事儿!
辐射电阻是基于这么一个假设:从源向负载端看去,馈线等等引起的损耗功率用一个耗能的电阻来表示,而激励起的总能量的其余部分通过天线辐射出去,这部分能量等效为一个与损耗电阻串联的负载电阻,负载电阻消耗的能量等于辐射出去的能量。这个时候分析天线的效率就简单了很多,基于这个假设,负载阻值越大,消耗功率也越大,其在总能量中占的比例也越大,于是效率提高。
这是基于一个等效分析,忽略了电抗成分,因为电抗意味着无功功率,不消耗有功功率,不影响效率。
下面说输入阻抗。分析输入阻抗的时候要搞清楚一个问题,也就是说怎么理解天线的输入阻抗。不同类型的天线有按照相应的数学模型去分析,都可以由麦克斯韦方程组解出其输入阻抗、场分布、增益、方向图等,即使没有严格的模型也可以通过数值解法比如有限元、时域有限差分、矩量、几何光学等等,解出的输入阻抗是与天线类型、馈电位置密切相关的。比如螺旋天线的输入阻抗接近纯阻,约140欧姆。对于贴片微带天线而言,馈电点选择直接影响输入阻抗,设计不当的话其输入阻抗会有比较大的电抗成分,虽然不消耗有功功率,但影响源与负载的匹配,引起额外的失配损耗!常说的50欧姆同轴、75欧姆同轴、377欧姆双线等说得都是馈线——即传输线——的特性阻抗,是微波频段馈线的特征参数。而输入阻抗则是天线——即辐射器——的特征参数。讲匹配,一般指的是从源往负载端看去,按照传输线理论分析,看到的阻抗,与源的特性阻抗的匹配。输入阻抗的输入的含义,从源往负载端看去,得到的阻抗。这是传输线理论的基础。
这么一说你应该明白了吧?两码事儿,别混淆概念。
简单举个例子:
矩形贴片微带天线,侧边中间位置边沿微带线馈电,引出的微带线特性阻抗为Z0,长四分之一波长,之后接50欧姆同轴馈源。把模型分为两部分:贴片和馈线。贴片在侧边中点边沿处的输入阻抗是多少?可以用比较严格的数值解法,求出来肯定是一个含电抗成分的值。这个作为源的负载一部分Zload=Rload+j*Xload。这个阻抗经过四分之一阻抗变换之后到源处,得到的阻抗是多少?用传输线公式计算吧!计算出来的输入阻抗就是天线+微带线(最基本的馈电网络),也就是源带的所有负载的阻抗。其中肯定还是有虚部的,因位没有作匹配,传输线上载的肯定是行驻波电流,也就是不匹配状态。
对这个例子来说,贴片的辐射电阻是多少?得按照功率的分配,也就是考虑进去各种损耗之后,看一下,源输出多大功率(Pout)?测出来辐射出来了多少(Prad)?损耗的多少(Ploss)?根据传输线上电流分布,取电流有效值作为等效串联模型的电流值I。由P=I*I*R关系式来得出等效的损耗电阻Rloss和辐射电阻Rrad)。你放心,一般来说,得出来的Rrad也就是辐射电阻肯定不等于上面输入阻抗的实部Rload。