關于天線傳輸饋線的基本知識介紹

2019-11-05 02:30:06

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　　1、傳輸線的特性阻抗

　　無限長傳輸線上各處的電壓與電流的比值定義為傳輸線的特性阻抗，用Ｚ0 表示。同軸電纜的特性阻抗的計算公式為：Ｚ0＝〔60/√εr〕×Log ( D/d ) [ 歐]

　　式中：D 為同軸電纜外導體銅網內徑；d 為同軸電纜芯線外徑；εr為導體間絕緣介質的相對介電常數。通常Ｚ0 = 50 歐，也有Ｚ0 = 75 歐的。

　　由公式不難看出，饋線特性阻抗只與導體直徑D和d以及導體間介質的介電常數εr有關，而與饋線長短、工作頻率以及饋線終端所接負載阻抗無關.

　　2、饋線的衰減系數

　　信號在饋線里傳輸，除有導體的電阻性損耗外，還有絕緣材料的介質損耗。這兩種損耗隨饋線長度的增加和工作頻率的提高而增加。因此，應合理布局盡量縮短饋線長度。

　　單位長度產生的損耗的大小用衰減系數 β 表示，其單位為 dB / m （分貝／米），電纜技術說明書上的單位大都用 dB / 100 m（分貝／百米）。

　　設輸入到饋線的功率為Ｐ1 ，從長度為 L（m ）的饋線輸出的功率為Ｐ2 ，傳輸損耗TL可表示為：TL ＝ 10 ×Lg ( Ｐ1 /Ｐ2 ) ( dB )

衰減系數為：β ＝ TL / L ( dB / m )

　　例如， NOKIA 7 / 8英寸低耗電纜， 900MHz 時衰減系數為 β ＝ 4.1 dB / 100 m ，也可寫成β ＝ 3 dB / 73 m ，也就是說，頻率為 900MHz 的信號功率，每經過 73 m 長的這種電纜時，功率要少一半。

　　而普通的非低耗電纜，例如， SYV-9-50-1， 900MHz 時衰減系數為 β ＝ 20.1 dB / 100 m ，也可寫成 β ＝ 3 dB / 15 m ，也就是說，頻率為 900MHz 的信號功率，每經過15 m 長的這種電纜時，功率就要少一半。

　　3、匹配概念

　　什么叫匹配？簡單地說，饋線終端所接負載阻抗ＺL 等于饋線特性阻抗Ｚ0 時，稱為饋線終端是匹配連接的。匹配時，饋線上只存在傳向終端負載的入射波，而沒有由終端負載產生的反射波，因此，當天線作為終端負載時，匹配能保證天線取得全部信號功率。當天線阻抗為50歐時，與50歐的電纜是匹配的，而當天線阻抗為80歐時，與50歐的電纜是不匹配的。

　　假如天線振子直徑較粗，天線輸入阻抗隨頻率的變化較小，輕易和饋線保持匹配，這時天線的工作頻率范圍就較寬。反之，則較窄。在實際工作中，天線的輸入阻抗還會受到四周物體的影響。為了使饋線與天線良好匹配，在架設天線時還需要通過測量，適當地調整天線的局部結構，或加裝匹配裝置。

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　　4、反射損耗

　　前面已指出，當饋線和天線匹配時，饋線上沒有反射波，只有入射波，即饋線上傳輸的只是向天線方向行進的波。這時，饋線上各處的電壓幅度與電流幅度都相等，饋線上任意一點的阻抗都等于它的特性阻抗.

　　而當天線和饋線不匹配時，也就是天線阻抗不等于饋線特性阻抗時，負載就只能吸收饋線上傳輸的部分高頻能量，而不能全部吸收，未被吸收的那部分能量將反射回去形成反射波。

　　5、電壓駐波比

　　在不匹配的情況下, 饋線上同時存在入射波和反射波。在入射波和反射波相位相同的地方，電壓振幅相加為最大電壓振幅Ｖmax ，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方電壓振幅相減為最小電壓振幅Ｖmin ，形成波節。其它各點的振幅值則介于波腹與波節之間。這種合成波稱為行駐波。
反射波電壓和入射波電壓幅度之比叫作反射系數，記為 R

反射波幅度（ＺL－Ｚ0）
R ＝ ───── ＝ ───────
入射波幅度（ＺL＋Ｚ0 ）
波腹電壓與波節電壓幅度之比稱為駐波系數，也叫電壓駐波比，記為 VSWR　
波腹電壓幅度Ｖmax （1 + R）
VSWR ＝ ───────────── ＝ ────
波節電壓輻度Ｖmin （1 - R）

　　終端負載阻抗ＺL 和特性阻抗Ｚ0 越接近，反射系數 R 越小，駐波比VSWR 越接近于１，匹配也就越好。
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