天线谐振发射、接收信号的一些疑问
时间:10-02
整理:3721RD
点击:
最近几天接触到传输线的一些理论和天线这个东东,有如下理解和疑问。望帮助纠错和解答。
1. 天线发射电磁波时,由于天线开路(若为1/4波长长度的天线),其末端相当于一个并联谐振电路,高频交流信号产生的电磁场在这个虚构的等效并联谐振电路间振荡而将电磁波传向空间中,当然在天线的每一个点上由于电磁场的振荡,能量也会辐射到空间中,但是这是否要求连接信号源与天线的传输线的长度加上天线的长度等于1/4波长的奇数倍?因为在这种情况下,信号源端看天线的阻抗就等效为一个串联谐振,从而可以将能量高效的传输给天线,但是这样一来,信号源端的输出电流不就非常高了吗,还是说由于辐射的存在,则能量不会再次反馈回信号源而产生正反馈叠加的效应,因此电流就维持在一定的值?即信号源的发射功率限制了输出电流?换句话说如果天线末端接的是一个实在的并联谐振电路,那信号源端的电流就会越来越高直到烧毁?因为没有能量辐射到空间中。
2. 但在接收端似乎情况不同,从天线输入端看进去的等效阻抗为串联谐振与并联谐振电路均可,均可使电磁波能量流入天线,比如假设接收端采用与发射端相同的天线,且其末端连接一个并联谐振电路,接收端的信号用于后续放大电路的输入,而实现了电磁波能量转化。这时,天线输入端实际上是处于电流波腹点的位置,从而将能量源源不断的送入天线,当然如果天线末端仍然只是一个并联谐振电路的话,则送入天线的电流就会越来越高,直至天线烧毁。而当天线接收端为串联谐振电路时,则电磁波视天线为并联谐振开路,但仍会有能量流入天线,因为在天线末端为电流波腹点,即有电流流入。即只要接收端有谐振,天线长度合适,则可以保证电磁波能量输送到谐振电路中。而这一点在发射端是不行的,必须保证开路而使能量向空间辐射。
3. 最后一个疑问,如果有数个接收天线而只有一个发射天线,则发射天线辐射到空间的能量必须要足够使每个天线接收,但是如果其辐射能量非常大,比如发射塔,对单个接收电路来说,如果接收端电路不能及时的将电磁波能量进行转化,或转化率很低,那是否会在接收端电路形成越来越高的谐振电流直至烧毁呢?
我来学习一下,等待高手们解答。
再补充一个问题。
4. 既然通过接收端谐振的方式可以接收到信号,那为什么非得要保证天线具有一定的长度呢,我的意思是说,如果天线的长度相比较1/4波长来说是偏短的,比如其长度的1/100, 那么此段天线从传输线的角度来看是很短的,可以认为信号直接加在天线末端,忽略天线的阻抗变换的作用,即末端负载是并联谐振,则从天线始端看进去也是并联谐振,那电磁波是否就可以通过天线进入负载了呢?
在网上看到这样的解释,“电磁波在空间传播时,如果遇到导体,会使导体中产生感应电流,感应电流的频率跟激起它的电磁波的频率相同。因此,利用放在电磁波传播空间中的导体,就可以接收到电磁波。在无线电技术中,用天线和地线组成的接收电路来接收电磁波。 ”那么比如并联谐振中的电感,也可以认为是导体,还有电容器的极板,还有并联谐振的引线,这些都算是导体,那天线接收的真正原理是什么呢?