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平板天线【平板天线】平板天线，指的是一种仅在一个特定的方向传播的天线 。平板天线一般用在点对点的情形下 。它们被叫作“贴片天线” 。目前，平板天线有振子式、缝隙式等几种，它们集中的特点是体积小、重量轻、风阻小、安装使用方便；内置高频头使天线与高频头一体化，调节便利；平板天线的效率较高，特别适用于直播星电视的接收 。
基本介绍中文名：平板天线
外文名：plate aerial
特点：用在点对点的情形下
被叫作：“贴片天线”
套用：直播星电视的接收
学科：通信
定义波导工作原理
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在谈缝隙式平板天线工作原理之前，让我们了解一下有关波导的情况 。波导是用金属材料製成的不同形状，内空外封闭传输信号的腔形导体，它有园波导、椭圆波导、方波导、矩形波导等，见题图 。目前常用的高频头前端腔体就是一种圆波导，单极化高频头的馈源部分有的就是矩形波导 。波导实际上就是一种传输超高频信号一微波信号的导线(体)，当传输的信号频率低时，可以用普通电线传输 。传输信号频率高时，普通电线衰减会很大，就得用电缆传输，电缆的传输衰减要小些 。当传输频率再高时，如微波，同时又希望传输的衰减很小，此时就必须用波导来传输了，它的传输衰减非常小，要比电缆衰减小很多 。所以在高端产品里，比如通信系统，常用波导传输 。同时波导的驻波比好，反射小，可以保证传输的信号绝大部分由入口端传输到出口端 。另外，波导又是一个封闭的传输线，可以完全保证波导内传输的信号不受外界各种干扰，而且也可保证波导内传输的信号不会辐射出波导，从而保证了传输信号的质量和数量 。需要强调的是，波导内传输的微波信号是以场的形式存在的 。由此我们知道了波导有如此之多的优越性，它的高质量也要求波导的生产工艺水平很高、生产成本也很高，标準的波导製作工艺严格，内壁加工的光洁度很高，作为馈线，波导的价格比同轴线高许多，比如传输C波段的信号，使用的硬波导，价格一般在RMB1000/m左右，国产会相对便宜，可弯曲的椭圆波导的价格相对低些，人名币几百每米 。我们现在使用的低价位高频头中的波导是很难把它称作波导的，把它称之为粗製滥造的波导决不为过 。缝隙式缝隙式平板天线也是一种如振子式平板天线一样的阵列式天线 。缝隙式平板天线又可分为谐振式和非谐振式两种 。通常我们常用的是谐振式的，因为它的辐射方向是垂直于平板天线的，便于使用，目前的产品大多属于这一类 。非谐振式缝隙平板天线，尚未见到有产品，它最大的好处是可通过改变馈电相位，从而改变平板天线的辐射方向 。这实际上是我们进行天线辐射方向自动化调节一个好办法，但製造这种天线很难很难，这是后话 。一般缝隙式平板天线除去塑胶外壳之后，内部由三层金属板构成 。最上一层称为缝隙辐射层，它是在金属板上面整整齐齐开凿了许许多多的排列有序的裂缝 。这许许多多大小一致的裂缝，相当于前面谈到的振子式平板天线的半波振子辐射单元，或者说这每一个小裂缝就是一个缝隙天线单元 。而由这众多裂缝组成的缝隙天线阵就构成了这种平板天线 。所以，缝隙平板天线也是一种阵列式平板天线 。如果我们再仔细的探讨一下，这个有规则的裂缝的大小尺寸是多少时，你会发现这裂缝辐射元的长度恰好等于Ku波段平均波长的二分之一 。因此我们说缝隙式平板天线的工作原理仍然符合半波振子天线的理论 。我们还看到， 两个相邻的裂缝辐射元的中心之间距离，恰好是半个波长，所以判断这款平板天线是谐振式缝隙平板天线 。它的辐射是由众多的裂缝辐射单元累加的，而且垂直于平板天线 。此时平板天线口径上电场的分布是同相的，故又称为匹配的缝隙天线 。缝隙式平板天线的第二层，也就是中间层，我们把它叫做传导层，它是起着将第一层缝隙辐射层的各个裂缝辐射元吸收来的电波信号通过传导层的各个对应“视窗”耦合到第三层波导馈电层或称之为波导传输层上去 。缝隙式平板天线的第三层实际上是与第二层传导层共同构成了波导的传输馈电电路，从而真正成为波导传输层 。我们仔细的看看这些波导，基本上是矩形波导，波导的尺寸也严格的符合Ku波段信号波长规律 。同时我们可以看到这些波导的加工工艺要好多了，这样光滑明亮的波导内璧，才能保证电波在波导中传输无反射，驻波比好 。同时我们还会看到，由于裂隙辐射元是并联形式联接的，那幺每并联一次便会改变一次传输阻抗，为了匹配联接，只有改变波导的阻抗来解决，所以我们看到每一段的波导的尺寸是不完全一样的，包括波导的宽窄、高低和长短 。这就是通过改变波导尺寸来改变波导阻抗来达到匹配的目的 。正是由于信号传输中处处匹配，所以衰减才小 。正是由于缝隙式平板天线採用了良好波导来传输信号，使得它衰减小，驻波比好，完全的同相馈电，所以才效率高 。缝隙式平板天线与高频头一体化平板天线与高频头一体化是大势所趋，无论是振子式的平板天线还是缝隙式的平板天线，现在的产品大部分都将高频头做在平板天线里面，这样的处理，会出现一些新情况:1、高频头和平板天线做在一起，使调节因素全部落到了天线上，无需调节高频头 。2、由于极化调节转为调天线，因此高频头只需单一极化 。3、原来的高频头大部分使用在反射式抛物面天线上，所以高频头和馈源一体化的多 。目前用在平板天线上，因接收方式改变，一体化高频头便没有使用的必要，所以在平板天线中的高频头是没有馈源的 。缝隙式平板天线最大的特点是通过波导来馈电或传输信号，也就是平板天线的输出是通过波导传送到高频头上去，那幺高频头与波导如何联接呢?其实很简单，只要二者之间加一变形波导就可以了 。因为现代技术早就实现了方变矩、圆变矩等等变形波导的生产 。不过儘管这样，仍要注意阻抗是否达到真正的匹配 。技术指标与反射式抛物面天线一样，以海域牌这面小平板天线为例，我们也来看看缝隙式平板天线的技术指标 。1、适用的频率範围 。也就是这面天线可以接收的卫星信号的频率範围，有两种:一种是内置单本振高频头的本振频率为10.75GHz的，适用接收的卫星信号频率範围是11.7~12.75GHz，频宽为1.05GHz 。还有一种是内置为双本振高频头的本振频率为9.75GHz和10.6GHz的，适用接收的卫星信号频率範围是10.75~12.75GHz，频宽达2.05GHz 。虽然看起来后者的频宽比前者宽一倍，适合接收的频频宽得多，很多10和11GHz的信号能接收 。但是，正是由于后者的频带做的很宽，因此它的幅频特性就难以做好，它的带内不平坦度有可能大于前者，结果是有些频点不一定好用 。2、天线的增益 。经过实测，这款海域牌360mm×196mm×85mm的小缝隙平板天线的平均增益是30dBi 。3、驻波比 。大家对驻波比可能比较生疏，它表述的是电信号在传输中是否全部传输到达终点的一个指标 。我们知道，电波在传输中，希望将入射电波全部传输到输出口 。但实际上，传输中处处都可能有阻挡，有阻挡就会有反射，因为传输中，任何地方阻抗不匹配或传输导体的粗糙和不光滑，都会造成电波的反射 。因此驻波比是反映电波反射情况的一个物理量 。驻波比用表征，P为反射係数=，其中E-为反射波电场值，E+为入射波电场值 。