通俗版通讯天线原理(动画图演示)

网友想了解一些关于通俗版通讯天线原理(动画图演示)的相关题,以及本文对汽车自动天线的原理这类的题进行讲解,希望能帮助到大家!


01.找到天线


众所周知,天线用于手机信号塔和手机中传输信号。


天线的英文单词是Antenna,原意是触手。触手是昆虫头顶上的两根长丝。不要低估如此不起眼的东西。昆虫利用这些触手发出的各种化学信号来传达各种社会信息。


同样,在人类世界中,无线通信通过天线传输信息,同时也通过电磁波传输有用信息。下图是手机与基站通信的示例。


那么实际的天线是什么样的呢?由于用途广泛,天线有多种形式,从接收电视信号的大型端口到隐藏在手机中的小型天线,其形状根据其功能而变化。


说到天线,大多数人最常看到的就是家里无线路由器上的天线。


正是这款棒状天线,让您享受飞一般快的网速。


在过去,听广播是很流行的。收音机有一根长天线,可以分段延伸。该天线与路由器天线完全相同。也称为鞭状天线。拉杆天线或拉杆天线。


在史前时代,每个城市最高的建筑无疑就是电视塔,而电视也是通过天线接收来自电视塔的信号,顶部有两根鞭状的天线,有着一模一样的触手,形成了很多人到天线的视线。无论是形状还是功能,它们都与昆虫的触手完全相似。


另外,天线的类型有很多种,根据不同的分类方法可以给出不同的类型。


1、根据工作性质,可分为发射天线和接收天线。


2、根据用途可分为通信天线、广播天线、电视天线、雷达天线等。


3、根据方向性的不同,可分为全向天线和定向天线。


4、按工作波长可分为超长波天线、长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线等。


5、根据结构形式和工作原理,可分为线天线和面天线。


6、按尺寸可分为一维天线和二维天线两种。


7、天线按使用场合可分为三类便携站天线、车载天线、基站天线。


就像盲人摸象一样,每种分类方法只能描述天线的一个方面或一种类型的特征,只有将这些分类方法所针对的所有特征结合起来,我们才能清楚地了解天线的情况。


为了降低复杂度,Mayfly先生会首先使用最直观的分类方法作为出发点。百闻不如一见,这样每个人都可以看到各种用途的真实天线是什么样子。


很多人可能都见过下面照片中的天线,以前主要安装在屋顶上,用来接收电视信号。这种鱼骨状的天线称为八木天线。


无需数天线是否有8极。八木天线这个名字来源于其发明者是一位名叫八木英二的日本人。八木天线主要用于电视信号接收,在很多无线通信场景中并不使用。


下图是用于雷达的抛物面天线,它看起来像一个巨大的花盆。雷达发射时,必须向它想要侦查的方向集中发射能量,这种类型就非常合适。


下一个“吊舱”较小,是微波天线,用于通过发送和接收微波信号来传输信息。微波等电磁波的波长很短,主要沿直线传播,需要发射和接收天线对齐才能工作,主要用于无线通信中的传输。


如果你仔细观察上面的照片,你可以看到塔的顶部有类似板子的东西,而本文的主角就是移动设备上最直接恶作剧的通信天线。手机。


既然我们有定向天线,那么我们也必须有全向天线。顾名思义,有可以360无盲点发送和接收信号的全向天线,室外使用的全向天线,室内覆盖的吸顶天线。


让我们回到本文的主题定向天线。想要解开这款产品的神秘面纱,你需要将其拆开,看看里面有什么。


内部是空的,结构并不复杂,由振荡器、反射镜、电网和天线罩组成。这些内部结构是做什么的,它们是如何实现定向信号发射和接收的功能的呢?


这一切都始于电磁波。


02.—去除天线外层。


天线之所以能够高速传输信息,是因为含有信息的电磁波被发射到空气中,并以光速传播,最终到达接收天线。


这就像使用高铁来运送乘客一样。如果把信息比作乘客,运送乘客的工具高铁就是电磁波,天线就相当于管理和调度电磁波传输的车站。浪潮。


那么什么是电磁波呢?


数百年来,科学家们一直在研究两种神秘的力量电和磁。最后,英国的麦克斯韦提出,电流可以在其周围产生电场,变化的电场可以产生磁场,变化的磁场可以产生电场。场地。这一理论最终被赫兹的实验所证实。


在电磁场的周期性变换过程中,电磁波被辐射并传播到空间中。欲了解更多信息,请参阅以下文章“电磁波是看不见的,摸不着的。这个年轻人的奇思妙想改变了世界。”


上图中,红线代表电场,蓝线代表磁场,电磁波的传播方向与电场和磁场的方向垂直。


那么天线是如何传输这些电磁波的呢?看看下面的图你就明白了。


产生上述电磁波的两根导线称为“振荡器”。一般来说,振荡器在尺寸为波长一半时工作效果,因此通常被称为“半波振荡器”。


使用振荡器,您可以连续发射电磁波。如下所示。


实际的振荡器如下图所示。


半波振荡器不断地将电磁波传播到空间,但信号强度在空间的分布并不均匀,就像一个轮胎状的环。


但实际上,我们的基站在水平方向上的覆盖范围应该更大,所以你需要呼叫的人在地面上,而在垂直方向上,你会在高空,周围没有人。由于是飞行时必须飞行的高空,因此在电磁波能量的发射上需要加强水平方向,削弱垂直方向。


根据能量守恒原理,能量不增不减,要增加水平发射能量,必须衰减垂直能量。因此,只有标准半波阵的能量辐射方向图才能被平坦化,如下所示。


那么我们如何把它敲扁呢?案是增加半波振荡器的数量。多个振子的发射在中心汇聚,边缘处的能量减弱,达到了使发射方向平坦、能量集中在水平方向的目的。


在典型的宏基站系统中,最常用的是定向天线。通常,基站分为三个扇区并由三个天线覆盖,每个天线覆盖120度的范围。


上图是一个区域的基站覆盖规划,可以清楚地看到每个基站由3个扇区组成,每个扇区用不同的颜色标记,需要3个定向天线来实现。


那么天线是如何实现电磁波的定向发射的呢?


对于聪明的设计师来说这当然不是题。在振荡器上添加一个反射器来反射应该向另一个方向辐射的信号难道还不够吗?


通过添加振荡器让电磁波在水平方向传播得更远,并添加反射器调整方向,经过两次曲折就制作出了定向天线的雏形,电磁波的发射方向为接下来。如下所示。


水平主瓣远离发射地面,但其垂直方向产生上旁瓣和下旁瓣,由于不完美的反射,旁瓣后面有一个尾部,称为后瓣。


至此,天线最重要的指标“增益”的解释就很简单了。


顾名思义,增益意味着天线可以增强信号。不言而喻,天线不需要电源,仅发射传输到天线的电磁波。怎么可能有“收获”呢?


是否真的有“收获”取决于你与谁比较以及如何比较。


如下图所示,相比理想的点辐射源和半波振荡器,天线可以将能量集中在主瓣方向,将电磁波发送得更远,相当于主瓣方向的改进。即所谓增益是相对于特定方向上的点辐射源或半波振荡器而言的。


那么如何测量天线主瓣的覆盖范围和增益呢?这就需要引入另一个概念“波束宽度”。该范围是主瓣中心线两侧电磁波强度衰减到波束宽度一半时的范围。


由于强度衰减一半(3dB),因此波束宽度也称为“半功率角”或“3dB功率角”。


最常见的天线半功率角为60,但也有更窄的33天线。半功率角越窄,信号在主瓣方向传播得越远,增益越高。


接下来,我们结合天线的水平和垂直方向图来获得看起来更直观的三维辐射方向图。


显然,后瓣的存在会破坏定向天线的方向性,因此应尽量减少。前瓣和后瓣之间的能量比称为“前后比”,该值越大,天线越好的指标越重要。


上旁瓣的宝贵功率白白辐射到天空也是一种极大的浪费,所以在设计定向天线时,尽量将上旁瓣保持在最低限度。


另外,主瓣和下旁瓣之间存在一个空洞,也称为下零点,会导致天线附近的信号缺陷,在设计天线时,必须尽量减少这些空洞,即“填零”。


03—对你的天线诚实


我们来谈谈天线中的另一个重要概念极化。


前面提到,电磁波的传播本质上是电磁场的传播,而电场是有方向性的。


如果电场方向垂直于地面,则称为垂直极化。同样,它是平行于地面的水平极化。


如果电场方向与地面成45角,则称为45极化。


由于电磁波的性质,水平极化信号越靠近地面,地面上产生的极化电流就越多,导致电场信号迅速衰减,而垂直极化信号则不太可能发生。产生极化电流,因此没有损耗。能量的显着衰减确保了信号的有效传播。


作为一种折衷的优化方案,目前主流天线采用45的两极化模式重叠。两个振荡器在一台设备中形成两个正交的偏振,称为双偏振。这种实现方法不仅保证了性能,而且大大提高了天线的集成度。


这就是为什么我们喜欢在天线原理图上画几个十字。这个十字不仅形象地指示了偏振方向,还指示了振荡器的数量。


如果使用高增益定向天线,可以直接挂在铁塔上吗?


当然,如果安装离地面太低,被太多建筑物遮挡就不行,如果安装高了,空中就没有人了,信号就会浪费。如果发射距离太远,基站勉强能接收到,但手机的发射功率太小,即使发射出去,基站也接收不到。


因此,天线必须将信号传输到有人所在的地面,并且其到达范围必须受到控制。这需要将天线向下倾斜一定角度,就像路灯一样,每个天线覆盖自己的区域。


这就引入了天线下倾角的概念。


所有天线的安装支架上均配有角度刻度手柄。可以通过旋转旋钮控制支架的机械运动来调节下倾角度。因此,这种调节下倾角的方式也称为机械下倾角。


然而,这种方法有两个明显的缺点。


首先是一个题。调整网络优化的角度,工程师需要去车站、爬塔,实际效果如何很难说,而且确实不方便,而且成本高。


二是机械下倾调整方法过于简单粗暴,而天线垂直和水平分量的幅度保持不变,导致覆盖方向图扭曲。


经过一番努力,调整前后的覆盖范围完全改变,很难达到预期的效果,而且上行的后瓣增加了对其他基站的干扰,所以机械下倾角只能稍微调整。


那么有没有更好的办法呢?


其实有一种方法可以使用电子下倾。电子下倾的原理是改变共线阵列天线振子的相位,改变垂直和水平分量的幅度,改变复合分量的电场强度,使天线垂直方向图向下倾斜。


这意味着电子下倾无需实际倾斜天线;工程师只需在计算机前单击鼠标并使用软件即可进行调整。此外,电子下倾不会导致辐射方向图的畸变。


电子下倾的简单便捷并非凭空而来,而是通过行业共同努力实现的。


2001年,多家天线厂商聚集在一起,成立了天线接口标准组,名为AISG,天线接口标准中控的原理是什么?汽车中央控制的基本原理从车主一侧发射微弱的无线电波,汽车天线接收无线电信号,并由电子控制器ECU识别信号代码,然后系统的执行器进行操作。打开/关闭动作。该系统主要由发射机和接收机组成。


1、发射机由发射开关、发射天线、集成电路等组成。它与键盘的信号传输电路集成在一起。从识别码存储电路到FSK调制电路均采用单片集成电路,实现了小型化,电路的另一侧安装了卡扣式锂电池。传输频率根据使用国家的无线电频率来选择,通常有27、40和62MHz频段可用。每次按下按钮时,转换开关都会传输信号。


2、接收发射机采用FM调制方式发射通过汽车FM天线接收到的识别码,并使用分配器输入到接收ECU的FM高频放大处理器进行解调并进行比较。解调设备的识别码。如果代码正确,它将进入控制电路并操作执行器。


利用天线进行遥控的原理是什么?使用无线和无线网络寻址遥控器,通常具有天线以增加信号强度。所谓红外线是光的一种,但肉眼看不见。因为它是轻的,所以不能转动,所以红外遥控器一定不能有天线,红外发射器只是一个红外发光二极管,和我们平时说的LED一样。


家电遥控器的原理是遥控器上的每个按键都会发射不同的红外脉冲,设备接收这些脉冲信号并将其转换成控制信号,从而改变设备的各种属性,例如音量、亮度、播放等。前进和后退。改变频道等


所谓脉冲,理解为闪光。您可以使用1表示亮度,使用0表示黑暗。


所谓脉冲编码就是另一种闪光。换句话说,编码是不同数字1和0的组合。


为了避免串扰,不同的设备和品牌必须使用不同的脉冲编码。


如果某些脉冲码靠得很近,它们就会相互串扰。例如,我侄子的三星电视遥控器干扰了客厅的LED灯。为了防止干扰,可以用黑胶带将LED灯的红外接收传感器粘住,但无法远程控制灯。


用于无线遥控(


除非特别注明,本站所有文字均为原创文章,作者:admin

No Comment

留言

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注

感谢你的留言。。。