工業(yè)無線系統(tǒng)的天線詳細資料講解

　　作為工業(yè)無線系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，天線是完成將傳輸線中的高頻電磁能轉(zhuǎn)化成空間自由電磁波，或?qū)⒖臻g中的自由電磁波能量轉(zhuǎn)化成傳輸線中的高頻電磁能的專門設(shè)備。因此選擇一個適合的天線，對于無線網(wǎng)絡(luò)的性能十分重要。

　　天線一般按照輻射方向可分成兩大類：全向天線和定向天線。

　　■ 全向天線向所有方向傳播。

　　■ 定向天線以一種非常窄的“波束”作高度定向傳播；比較常見的是拋物線形和八木天線。每種類型都有其獨有的特性和應(yīng)用場合。

　　天線增益

　　天線增益是在輸入功率相等的條件下，實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產(chǎn)生的信號的功率密度之比。它定量地描述一個天線把輸入功率集中輻射的程度。增益顯然與天線方向圖有密切的關(guān)系，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。天線增益是用來衡量天線朝一個特定方向收發(fā)信號的能力，它是選擇基站天線最重要的參數(shù)之一。天線增益可用dBi數(shù)值來度量，這是相對于理論上的各向同性天線的增益指標(biāo)；各向同性天線向所有方向發(fā)射相同的能量，在實際上這并不存在。理想的半波偶極天線的增益為2.15dBi。應(yīng)當(dāng)指出的是，隨著方向性的增加，增益也隨之增加。

　　等效全向輻射功率（EIRP），是理論上各向同性天線向最大天線增益方向所發(fā)射最大功率的度量。EIRP可用來計算從傳輸線和連接器的功率損失，包括實際的天線增益。如果知道天線的實際增益和發(fā)射器的功率輸出，就可通過EIRP來計算實際功率輸出、磁場強度值。

　　偶極天線

　　偶極天線是最常用的一種天線類型，可在水平方向360度無死角傳播射頻（RF）能量。這些設(shè)備的諧振頻率為所用頻率的一半或四分之一個波長。這種天線簡單到可以只需要兩節(jié)截成適當(dāng)長度的電纜很多企業(yè)和SOHO一族（在家辦公或小型創(chuàng)業(yè)者）在配置Wi-Fi時，使用的都是偶極天線。

　　天線都有一個典型阻抗，用于天線和發(fā)射器之間在傳輸最大功率時的匹配。如果天線和發(fā)射器不匹配，那么就會在傳輸線路上發(fā)生反射，這會降低信號質(zhì)量，甚至?xí)p害發(fā)射器。反射由駐波比（SWR）一詞來描述，表征的是傳輸線路的傳輸效率。SWR為1:1，表明沒有功率反射和損失；5:1就表明反射和損失為44%。SWR一般使用電壓比，所以一般稱之為VSWR。

　　定向天線

　　定向天線將發(fā)射功率聚焦在狹窄的波束上，這樣就可以在過程中大幅度的增加過程增益。天線特性之間也相互影響。傳輸天線的特性，比如阻抗和增益，同樣適用于接收天線。這就是為何同樣的天線既可以用于發(fā)射，也可以用于接收。高度定向的拋物線形天線的增益可用于放大微弱信號；因此這種類型的天線經(jīng)常被用于長距離的信號接收。

　　微帶天線

　　微帶天線在一個薄介質(zhì)基片上，一面附上金屬薄層作為接地板，另一面用光刻腐蝕方法制成一定形狀的金屬貼片，利用微帶線或同軸探針對貼片饋電構(gòu)成的天線。它一般是矩形的，并被一個塑料外殼所覆蓋。這種類型的天線通過標(biāo)準(zhǔn)的印刷電路板的方式來生產(chǎn)。一個微帶天線可以獲得30-180度的波束寬度，還有9dB的增益。微帶天線一般應(yīng)用在1～50GHz頻率范圍，特殊的天線也可用于幾十兆赫。和常用微波天線相比，具有體積小、重量輕、電性能多樣化以及易集成的特點。

　　扇形天線

　　扇形天線提供一種餅狀（扇形）的發(fā)射模式，一般以扇形矩陣的形式安裝。它有金屬板式和金屬導(dǎo)線式兩種形式。這種天線由于加大了天線斷面積，所以加寬了天線頻帶。扇形天線的波束寬度介于60-180度之間，典型情況下為120度。在扇形矩陣中，天線以背靠背的形式安裝，這樣就可以實現(xiàn)360度無死角覆蓋。扇形天線在蜂窩通信中應(yīng)用十分廣泛。