最近搜索
      • 已发布 2024年4月3日
      • 最后修改 2024年4月3日
    • 1 分钟

    什么是天线?天线的工作原理和天线种类介绍

    天线的工作原理是什么?有哪些不同的天线种类?在这里可以了解有关天线的所有信息。

     Antennas Banner

    技术支持组组长Jay Proctor审核(2023年2月)

    天线可能是任何无线电接收或发送设备中最简单,却也是最关键的部分 - 没有天线,就无法拦截或发送无线电信号。现代天线出现在各种应用中,并且都针对特定频率范围进行了优化,但其基本技术可以追溯到十九世纪末。

    在开拓时代,天线被用来证明电磁波的存在,这是由德国科学家海因里希·赫兹(Heinrich Hertz)完成的,现在人们用他的名字作为波的频率单位(1000 Hz 表示每秒1000个周期)。无线电波的实际应用产生于十九世纪末和二十世纪初,这要归功于古吉尔莫·马可尼(Guglielmo Marconi)。他试验了不同形状和大小的天线,并逐渐将它们移至距离发射器更远的地方,直到1902年他成功地从康沃尔向加拿大纽芬兰的天线发送了横跨大西洋的信号。

    天线的工作原理

    天线本质上只是连接到发射器或接收器的电导体。所谓导体,指的就是一块金属,通常是铜或铝。在使用中,它们可能看起来像相当厚实的塑料件,但是这里的塑料有三个作用:支撑可能非常细的金属线并保持其呈直线; 保护线材免受物理损坏(弯曲和折断)和防止腐蚀。许多天线没有这样的覆盖物,例如伸缩式无线电天线或电视天线。

    无线电波占据电磁频谱空间,频率大约在10 kHz(10,000 Hz)到100 GHz(100,000,000 Hz)之间。例如,FM广播的频率范围是87.5 MHz到108.0 MHz,而Wi-Fi在900 MHz、2.4 GHz和3.65 GHz进行传输和接收。

    接收天线的工作是“听取”由调谐器校准过的无线电波频率,而发射天线则按其确定的频率发送信号。这就是为什么在任何时候都会有成千上万个不同的广播、电视、Wi-Fi、蓝牙、4G和其他无线电信号在传播,但收音机只能接收一个信号。

    天线种类

    不同的天线被设计用于各种目的。一般来说(但不一定),天线距离电磁波源越近,尺寸就会越小。这就是为什么传统电视天线超过一米长,并且安装在建筑物的顶部,可以“看到”远处山顶上的发射器,而 RFID 天线非常微小,只要它们几乎相互接触,就可以与另一设备通信。让我们来看看一些不同类型的天线。

    GPS 天线

    GPS 天线

    GPS 通过接收来自绕地球运行的一组卫星的信号来工作。卫星与原子钟完全同步,它们的位置在传输时刻是已知的,所以如果你的 GPS 设备可以检测到三个独立的信号,它可以准确计算你在地球上的位置,精确到可能是米的分数。在实践中,你通常可以检测到六至十颗卫星,因此这些设备非常精确。

    手机内置的 GPS 天线对于相对精确的地理定位很有用,足以满足基本导航需要,但对于亚米级精度,你需要一款与设备远离的专业 GPS 天线。GPS 天线需要便携(你不需要计算静态物体的位置),因此尺寸越小越好。

    GSM 天线

    GSM 天线

    GSM是移动通信全球系统(Global System for Mobile Communication)的英文缩写,是在1990年代为移动电话和其他连接设备开发的标准。它利用了第二代(2G)蜂窝连接技术,标志着从模拟到数字连接的飞跃。您可以购买外部天线来确保您获得更强的GSM信号,无论您是在偏远地区还是在城市密集区,那里的信号接受都会很差,特别是在室内。

    多频段天线

    多频段天线

    多频段天线,顾名思义,是设计用于在多个频段进行通信的天线,即在多个频率范围内传输信息。典型的天线设计用于在单个频段上运行,例如FM广播,虽然可能会提供微调功能来选择频道,但可能无法很好地接收Wi-Fi信号。多频段天线允许在不同频段内的频率上进行通信。它们有户外、偶极、波束和环型等类型。

    RFID天线

    RFID天线

    射频识别(RFID)天线技术允许从微小标签中获取数据,例如嵌入信用卡中的标签。该标签没有电源,依靠 RFID天线发送信号,从而激活标签,将识别信号传回RFID天线。它被用于各种应用,例如仓储、非接触式支付、运动员计时以及进入建筑物。

    SMT天线

    SMT天线

    表面贴装技术(Surface-mount technology,SMT)允许天线直接连接到计算机、手机和其他设备的电路板上,从而传输数据。它们通常非常小,因此传输距离有限,所以非常适合与Wi-Fi和无线耳机配合使用。

    遥测天线

    遥测天线

    遥测是指远程设备自动发送数据到接收设备,接收设备可以使用和解释这些数据。在工业中,这是一种常见的方式,用于收集来自机器、人员、建筑物、车辆等的数据,以便监控性能并做出决策。传输和接收需要精确,因此最好使用专门为遥测设计的定制传输和接收天线。

    Wi-Fi天线

    Wi-Fi天线

    我们现在对Wi-Fi都很熟悉。但我们也知道,Wi-Fi在覆盖的短距离上并不总是像应该的那样可靠。这通常归因于路由器和/或接收设备上Wi-Fi天线的质量、位置或方向。优质的专业Wi-Fi天线被设计用于在相关频段工作,并在次优建筑布局和开放空间中提供卓越的连接性。

    天线的世界

    正如您所看到的,天线远不仅仅是从收音机伸出的小棍子。它们经过精密制造,以实现在特定(或多个)频段上的出色性能,尽管这项技术历史悠久,但不断改进。如果你知道自己在寻找什么类型的天线,可以在这里找到合适的无线电天线

    相关阅读