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天线谐振是怎么回事?

05-08
RT!
天线什么情况下,会发生谐振呢?
是不是只有在谐振的情况下,才能发射与接收信号?
望懂行的高人,指点下,这方面知识匮乏啊!

发射机 + 馈线 + 匹配网络 + 天线 这是射频发送链路。
发射机有一个射频输出阻抗的概念【有50欧姆、75欧姆、150欧姆等多种】,馈线有一个特性阻抗的概念,发射机与馈线的阻抗要匹配,但是天线的输入阻抗不一定恰好等于馈线的特性阻抗,所以在馈线与天线之间要加一个匹配网络来完成阻抗的转换。
大部分情况下,我们认为发射机的输出阻抗只有实部没有虚部,馈线我们也这样认为【实际上,发射机、馈线都有虚部,比较小,不考虑影响不大】
一个调整好的匹配网络是指从网络与馈线接点向天线一方看过去,输入阻抗与馈线的特性阻抗/电阻相等【如果馈线特性阻抗虚部不为零,是共轭】,这个时候,匹配网络 + 天线这一部分相当于一个电阻,这个时候我们称之为谐振,也就是所谓的天线谐振。
天线谐振这个概念很少用。一般使用阻抗匹配的概念。
并不是谐振时才能收发信号,只是射频链路完全匹配的情况下发送效率最高。匹配较差的情况下电磁能量传输效率很低,往往会导致烧毁一些器件。

楼上这么一结实我才知道,以前还真没听到这个说发.

确实需要大家好好解释一下

TO kerbcurb:
谢谢你的回答!
还有个问题:
为了避免使用到balun,我选择单级天线,但是由于条件限制,天线要很短,
举例子:比如在10M频率下,1/4波长的单级天线,长度为7.5m,很长
那么同样在点频10M的情况下,现实当中存在1/100波长的单级天线吗?
这么短的天线能不能接收到信号?

可以作为接收天线,作为发射天线不行。
不过一般短波接受天线使用室外拉线的比较多,也有使用菱形接收天线的,还有一种叫 J 行接收天线也有人使用。
我没有搞过短波发射接收,你应该与HAM们交流一下

可以,但增益肯定很低,就是接收效果很差。

支持1楼。说法很专业,涉及到天线工作的所有机理。谐振还分串联和并联两种。我们一般都考虑串联谐振,如半波阵子。谐振只是说此时天线的输入阻抗是实数,由输入阻抗和辐射阻抗的关系,此时天线的辐射效率较高。

有好几位关注和回答我的帖子,呵呵,谢谢你们啊!
补充个问题:
在10M频率下,1/100波长的单级天线,有公式计算它的增益吗?
希望各位告诉我具体的求解公式啊

不考虑效率。偶极子方向性D=120*fm*fm/Rr(天线书上都找的到),当臂长L远小于波长时,偶极子D等于1.5。相同臂长单极子的辐射电阻Rr为偶极子的一半,所以方向性提高一倍,即当臂长L远小于波长时单极子天线D等于3 (4.77dBi)。G=D*e。

赫兹偶极子,确实是这么求解的增益,
但赫兹偶极子又是多长呢,我们只知道它是无穷小,
可是10M频率下,1/100波长的单级天线是有一定的长度的啊,
长度不同,增益应该是不一样的了

长度是有影响的,不过当电尺寸很小时,影响也很小,偶极子基本就在1.5左右。

1/100波长的单级天线
作为接受天线还可以,作为发射天线几乎发射不出去

我可以插話問個阻抗問題嘛?  輻射阻抗不是越大越好,  為何現在天線都只設計50ohm, 而不做375ohm, why?  

小的吧才,不太同意一楼的说法,什么叫做谐振天线不叫谐振了,叫匹配,被匹配毒害太深了。你加了匹配网络后的输入阻抗为实数(等于传输线特征阻抗),这些确实是谐振了,但是天线并没有谐振,而是整个部件谐振。好比我要做一个半波阵子,那天线谐振时的 长度应该接近半波长。但是我由于机构问题只能做到2/5的波长这时天线的输入阻抗不为实数,我们说它没有谐振。但是可以做匹配网络使输入阻抗在我想要的频点为实数,这样整个部件是谐振的而天线本身没有谐振,所以我觉得说天线谐振还是有意义的。而不能和什么匹配网络混为一谈。比如1/100波长的天线你说他谐振了吗?这时可以做匹配网络是它谐振在10M的频点。但是它的效率是很低的,这也是为什么它不能用于发射天线,即使你做了匹配网路仍然不行。因为天下本身有效电长度很小或者说天线增益很低,而匹配的结果是改善了传输的反射损耗,并没有从本质上改善天线的性能。

谈到匹配, 确实有点问题复杂化了,  天线谐振我觉得其实是一个很简单的概念.
看天线手册
任何天线都谐振在一定的频率上,我们要接收哪个频率的信号,就希望天线谐振在那个频率上。天线谐振是对天线最基本的要求,要不然,就没那么多讲究了,随便扔根线出去不也是天线嘛。
天线的谐振问题涉及到的主要数据是波长及其四分之一。1/4波长是称作基本振子,如偶极天线是一对基本振子,垂直天线是一根基本振子。

学习

我也认为天线的谐振是天线固有的性质,和匹配不是一回事,天线结构固定了,那么它的谐振频率也就确定了,和馈线是否匹配无关...
好比仿真时驻波系数与增益的关系一样,我们可以调节馈线的特性阻抗来与天线输入阻抗匹配从而获得很好的驻波系数,而要调节增益的话就只能改变天线的结构了,它与阻抗匹配是无关的...(个人愚见,欢迎大家讨论...)

好 大家多交流

我同意十四楼的。
1,天线的谐振是天线的结构决定的,这是其的固有特性。就像一座大桥有自己固有的自振频率一样,外加的频率一样,共振了,就会很强。天线找合适的馈电点,就是找合适的加外加激励的物理结构地方,同时还要在自振的频率上。
2, 匹配是为了更好的功率传输,但是天线本身的特性不改馈电,或者物理结构,恐怕是改不了的。

这个问题,375欧姆是空间的波阻抗吧,这个和传输线的50欧姆特性阻抗不是一个概念。
但怎么更详细的解释,我也搞不清。 谁清楚,帮忙解释一下吧。

同意该看法。

这个就好比高频电路的LC振荡器,发生谐振时震荡是最强的,但是有一点频偏也是会振荡的
同理,天线谐振时效率是最高的,也允许频偏

敢问minhuachen,辐射电阻跟方向性有必然关系吗?为什么辐射电阻小了所以方向性强了?

同意14楼的说法

学习中啊。一楼说的让我学会了不少

我赞同以上的说法。我认为谐振应该是天线的等效电长度与工作波长达到某种比例关系的状态,比如半波对称振子,全波对称振子等。匹配再好比如LC谐振回路,如果电长度与工作波长相差太多,天线效率,增益是不可能好的。

是啊,一楼说的是匹配问题,谐振与匹配不是一个概念

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