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宽带天线的频率与方向图的关系

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
之前设计仿真的天线基本上在S11<-10db的时候,各个频点对应的天线的方向图形状基本上是一致的,只是增益会有所不同。
但是最近在做实验时发现一个问题:
用喇叭天线发射大概1GHz-5GHZ 的信号,用一个抛物面天线接收(工作频带特别大),当两个天线正对(距离很近)时,能接收到整个信号,但是两个天线不正对(距离基本不变)时,抛物面天线只能接收到大概1GHZ-2GHz的信号,而且信号比之前弱。
正对能接收到整个信号,这很正常;不正对时信号变弱也可以理解,可能是这个方向上接收天线的增益比之前低;但是为什么3GHz-5GHz的信号接收不到呢?
我能想到的原因:1、极化失配,但是极化失配因子跟频率没有关系啊,所以不是这个原因
                             2、不同频率的方向图不同,但是我很怀疑。
希望高手指教!

距离很近,与平面波的差距较大,高频时相位起伏大,抵消的多!

应该不是这个原因,因为距离远的时候也试过,就是让抛物面天线接收喇叭天线发射信号的反射信号,结果还是一样的。

设计不够完美的天线,尤其是这是宽频带,高频时方向图可能会几遍的嘛。
方向图由于你这个口径面上的场决定
然后,随着频率变化,口径点尺寸是变化的,场是变化的,所以、、、你懂得

还有就是 有时候 畸变很严重   主瓣方向都有肯能偏移。

极化失配因子跟方向有关

这应该就是极化失配造成的信号损失吧。
beamwidth比较好的频段依然可以辐射一部分,即便你旋转了方向,比如1GHZ-2GHZ,依据你的实验。假设3GHZ-5GHZ在一个方向辐射较强,另一个方向上你很可能会接受到较弱信号,除非它全向的,当然我们也知道你的设计并不是那样。
另外,在工作频带内,不同频点的方向图还是有蛮大差别的,尽管图形近似,但是辐射的情况天地之差。


抛物面天线的尺寸?增益?波束宽度?
高增益抛物面天线的波束宽度较窄,你偏转10度很可能已经偏出主瓣的3dB范围了。
而且频率越高,波束越窄,低频测得到 而 高频测不到 还是很有可能的。

我对抛物面天线大致做了一下测量(实验条件有限):
1、测得抛物面天线的S11参数:
[upload=1]
抛物面的S11参数很差(据说这个天线曾经被摔过。)
2、我把抛物面天线当做发射天线,把一个已知定向天线做接收天线,在500M到5GHz内选了几个频点(500MHZ,1GHz,2GHz,3GHz,4GHz,5GHz),测了一下在所选频点上在以抛物面天线馈源为中心,0度,30度,45度,60度90度方向上,接收天线接收到得信号(频点在接收天线的工作频带范围内),发现500MHz与1GHz接收不到信号,其他高频点在这些角度上都能接收到信号。
我的新问题:1、天线在”额定“工作频带范围之外也可以接受发射信号,只是这是天线的增益小,反射系数太大天线性能不好是不是?
            2、即使这个抛物面天线可能受损,S11参数不理想,但其在高频点方向性的测量结果显示,不正对时该抛物面天线仍能接受到高频信号,这还是解释不了她不能接收高频信号。
还有没有其他可能的原因呢?


S11确实有点差…
你抛物面天线的馈源是波导喇叭形式的?
如果是有波导结构,那会有下限使用频率的,低于这个频率,损耗会急剧增大。可以解释你收不到低频。
你这次又可以收到高频信号了?跟之前收不到的那次测试比,实验设置和器具上有什么区别?

馈源不是波导喇叭形式
这次只是我自己的粗略测量,区别:
1:抛物面天线做发射(之前接收),一个已知单极子天线做接收(之前是一个波导喇叭天线做发射)
2:测量时抛物面天线不动,改变单极子天线的接收方向。(之前抛物面天线从与喇叭天线对射到接收反射信号)
3:信号源改变,之前是脉冲信号(0到13GHz),现在单频点信号,不过信号强度减弱了。
莫非之前抛物面天线接收反射信号时,反射信号太弱?后来测试时发射信号强所以能收到?

天线在工作频带外也有能接受到信号,只不过
有的是因为反射系数大,所以收到的信号小
有的是因为带外方向图不对,主瓣没有正对需要的方向,或者干脆主瓣都分裂了
还有的是因为带外效率很低。
当然也有天线能在设计的工作频带外收到比较大信号的,只不过概率很小罢了。
你后来提到发射功率,你这两次发生功率分别多少(-10dBm?0dBm?还是?)?距离到底多远(几米?十几米?还是?)
如果重复第一次试验,提高发生功率,能收到更多频率的信号么?
确实是高频损耗大,如果是因为功率不够,那有可能是高频不容易收到。

大师在线啊!谢谢您的指教!
我这两天忙其他的事情了,这个暂时放了放。
以后有问题还请多指教!

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