平板天线( 二 )


平板天线

文章插图
平板天线的内部结构 当反射波E-越小,意味着反射係数P越小,驻波比便趋向于1 。因为我们可以看出,驻波比越小越好,因此它表示没有反射,表示接收的信号更多的传输到终端 。虽然驻波比越小,越趋向于1越好,但不会等于1,这说明这个天线好,能将天线所接收到的信号全部或接近全部传输到下一级上去 。这款海域牌缝隙式平板天线的驻波比为1.5 。4、噪声 。天线的噪声是一个很複杂的问题,通常在无源天线中我们只讨论天线固有的热噪声和引入的天电噪声(仰角噪声),而这里这二种噪声均因这款天线的面积很小可忽略不计 。但是由于目前的平板天线又多为天线+高频头而构成一体化平板天线,所以高频头的噪声在此时就成为一体化天线的噪声了 。目前这款海域牌平板天线的噪声是0.7~0.8dB 。5、方向性 。为了提高天线使用的有效性,将有限的功率集中辐射到有用的地方,通常天线都设计有较强的方向性 。一般用天线的方向性係数和方向性图来表征天线的方向性 。方向性係数D≈3.2n,n为缝隙数 。天线的方向性图有两类:一是直角坐标系的方向性图,一是圆坐标系方向性图 。从中我们看出,它有较强的辐射方向性 。天线的方向性强弱可用半功率角来表示,它是天线方向性图中主瓣上功率下降一半时所对应的角度 。或者从座标幅度为1处下降至0.707幅度值时,所对应的角度值 。从实测情况来看,这款平板天线的半功率角为2.5°左右,从这个数值来看,天线的方向性是很强的 。因此它的效率会是很高的 。从这款小平板天线的半功率角看出,发烧友的“一锅多星”也可以实现,不过要求双星的轨位最多只能相差2.5°,超过2.5°的两颗卫星无法兼收的 。由此也可以推断,反射式抛物面天线凡是能实现一锅多星的,其半功率角都很大,说明这种天线的增益和方向性与效率以及聚焦都不是很好 。6、效率 。这是平板天线的一个很重要的技术指标,鑒于天线厂家没有提供具体数据,我们也只能估计和分析了 。反射式抛物面天线中,一次反射式抛物面天线最高质量的天线效率也只有0.7左右,而一般符合国标的天线的效率也只有0.6左右,而通常低价格非正规厂家的天线恐怕只有0.4~0.5,如此的低效,只能从价格上找原因了 。平板天线的效率具体是多少,厂家没有提供 。但从我们分析上看,有个非常重要的因素决定了它的效率,那就是平板天线的辐射元的馈电 。在振子式平板天线上,它们的馈电採用微带传输线 。在缝隙式平板天线上,它们的馈电是波导 。无论是振子式平板天线,还是缝隙式平板天线,它们的馈电如果达到完全的同相馈电(做到这一点,从技术上和工艺上来讲是相当不容易的),它们的效率就会很高,通常要超过反射式抛物面天线 。7、前后向比 。我们在天线的方向性图中可以看到,一付天线的主辐射方向是平板天线垂直的前方,而在它的背面后方有没有辐射?严格的讲也是有一些辐射的,这正是我们要採取措施加以防範的 。比如,在平板天线的最底层应是一层金属板,起着反射和防后面辐射的作用 。另外,也可以从平板天线的振子或缝隙的长短上,间隔距离和数量上加以考虑,使天线的方向性更强,或设法使天线副辐射瓣减小或数量减少,也可以提高前后向比 。前后方比既反映了平板天线的辐射能力,也反映了平板天线的抗干扰能力 。此值越大越好 。8、幅频特性 。即幅度(或增益)一频率特性,或简称频率特性 。这是一个非常重要的技术指标,专业人员在分析问题时经常用到这个特性,而在卫视发烧友中,大部分人不清楚,就更谈不到它的用处了 。其实好多发烧友遇到的困惑,用幅频特性来解释马上就明白了 。幅频特性,实际上是一个电路或一个器件自身具有的特性,我们用一条幅度的大小与工作频率的关係曲线来进行描述 。因此常称为幅频特性曲线或频率特性曲线 。这在电子电路中,特别是高频率的电子电路中是必须考虑的 。因为低频工作时,频率高点低点所产的效果———信号的大小是没有多大变化的 。然而工作在高频时,特别是在信号在MHz以上时,频率的变化引发的信号幅度大小的变化就比较明显了 。一个理想电路的幅频特性曲线,应该如图14中的实线所示,它是一条较平坦的曲线,在工作範围f1~f2内,它的幅度是没有变化的 。但是一个实际的电路或器件是很难做到这一步的,因为频率越高损耗越大,放大越困难 。所以在有源电路中常加以辅助器件把曲线补直 。平板天线是个无源器件,因此很难加补偿,它实际上曲线可能是图14虚线状 。为了改善高频衰减过大现象,在天线设计时,可将辐射单元,这可以是振子,也可以是缝隙的大小进行调整,使其大小更适用于高端频率工作 。因此我们说,选用窄些频宽的平板天线,其幅频特性相对好一些 。或者选用平板天线的最佳工作频点作为我们实际接收频率会更好 。我们常用不平坦度来表示幅频特性曲线好坏 。海域牌平板天线的不平坦度为2dB,还不错 。技术关键由于在生产平板天线时,採用了不同于反射式抛物面天线的技术,使得生产技术和生产工艺均不相同,平板天线要达到预期的电气性能也并非易事,关键在于损耗和匹配问题 。1、馈线的传输损耗 。前面我们已经知道了,在振子式平板天线中採用的是微带传输线,而在缝隙式平板天线中採用的是传输波导 。儘管这两种传输媒介都能较好的在平板天线中起到传输作用,但是工作在Ku波段的12GHz频率状况下,设计上和製造时稍有不当,便会有较大的损耗 。2、联接损耗 。无论是振子式平板天线,还是缝隙式平板天线,在天线面上都有许许多多的振子或缝隙组成的辐射单元天线阵,这些辐射单元要与传输线(微带或波导)联接,它们往往是两两并联再与传输线联接 。我们知道,电路每并联一次,阻抗就会改变一次,就有可能增加损耗、联接越多,损耗就越大 。辐射单元越多,就越不好联接 。因此我们说,在平板天线中,至少有一百多或数百个辐射单元,把它们一一联接起来,并且都达到匹配,这是件非常不容易做到的事 。辐射单元越多,越难匹配 。不匹配联接,势必增加损耗 。