无人机地面站系统 课件 天线基础知识

无人机模块4无人机地面数据终端认知与维护数据链与指挥控制系统Contents系统概述指挥控制站地面数据终端起降引导站01020304目录010203天线接收和发射原理天线的振子天线的主要参数01天线接收和发射原理把从导线上传下来的电信号转换为无线电波发射到空间收集无线电波并产生电信号什么是天线？能够有效的向空间辐射电磁波或能够有效的接收电磁波的装置

天线应能将导波能量尽可能多地转变为电磁波能量天线应使电磁波几种与确定地方向上，即天线具有方向性天线应发射或接收规定极化地电磁波，即天线有适当地极化天线应具有足够地工作频带天线的功能电磁波的发射与接收天线的辐射如果将两导线张开，这时由于两导线的电流方向相同，由两导线所产生的感应电动势方向相同，因而辐射较强。

当张开部分的导线长度远小于波长时），导线的电流很小辐射很微弱；当导线的长度增大到可与波长相差不是太远时（波长的1/2），导线上的电流就大大增加，因而就能形成较强的辐射。因此，天线尺寸与波长相关，即与频率相关，频率越高，天线尺寸越小

天线的辐射波长×频率=真空中的光速（常数）按波长分：中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线...按性能分：高增益天线、中增益天线...按指向分：全向天线、定向天线、扇区天线...按用途分：基站天线、电视天线、雷达天线、电台天线...按结构分：线天线、面天线...按系统类型分：单元天线、天线阵...按外型来分：鞭状天线、抛物面天线、八木天线天线的分类拉线天线也称导线天线或钢索天线，是一种机载短波天线。飞机的远距离通信，比如在某些低速和亚声速飞机上，仍然采用结构简单、效率高的拉线天线。拉线天线主要有Г形、T形、斜拉式三种，其中第三种是较为普遍采用的一种。例如国产的Y7飞机与H6飞机上，安装的是无桅杆的倾斜式钢索天线。经过多年使用和改进，这种天线在各种场合下维护简便，方向图也较好，一直被飞机设计师们优先选用。这种天线以典型的导线天线作为馈电终端（位于机身的下半部），另一端与机尾或接地小飞机绝缘，兼具闪电保护功能。但对于更高性能的喷气式飞机来说，这种天线会产生气动阻力，这就要求相对于机身的读出角度最小。拉线天线的优点是花费低，易于根据飞机的设计进行安装、改造；缺点是安装在飞机外部，易于受损，气动阻力较大。拉线天线超短波波段的机载天线，其常见形式为刀形天线。它是一种宽带天线，其截面为流线型，外形为军刀状。巡航速度在1000km/h以内的飞机都可以使用，包括民用客机、运输机和战斗机。刀型天线VHF通信的刀形天线通常安装在机身顶部及机身底部，以便实现全方位覆盖。机载天线的绝大部分都突出在机身外部。为了在机身内部安装天线，需要有配套的天线罩；但天线罩要突出机身，形成鼓包。突出在机身外部的天线多为刀形天线或鞭状天线。飞机上的这些传统的天线，无论是装在飞机内部，还是装在飞机外部，都对飞机的气动特性有不利的影响。所以，从改善飞机的气动外形角度出发，希望对传统的天线加以改进，而改进的方向之一就是采用共形天线。共形天线是和物体外形保持一致的天线或天线阵。共形阵列天线是当前天线技术的发展方向之一。共形天线在通信和雷达领域获得了一定应用，但在理论研究和工程实践中仍存在许多技术难题。结合微带阵列天线技术，共形微带阵列天线是研究的一个热点。共形天线02天线的振子有了电场，就有了磁场，有了磁场，就有了电场，如此循环，就有了电磁场和电磁波。。。导线电流方向的变化，产生了变化的电场产生电场的这两根直导线，就叫做振子。天线的振子通常两臂长度相同，所以叫对称振子。长度像图中这样的，叫半波对称振子。半波对称折合振子半波对称振子天线的振子形态各异的振子确切地说，振子不是一个完整的天线。振子是天线的核心部件，形态会随天线的形态变化而变化全向天线就是向四周发射和接收信号的而定向天线，是向指定方向。全向天线定向天线抛物面天线卫星地面站高增益，低副瓣，方向图尖锐可以形成高增益笔形波束八木天线优点：方向性强，增益高缺点：频带窄，调整麻烦鞭状天线鞭状天线也称“鞭形天线”，一种简单的垂直天线。因外形多为鞭状，故称。短波、超短波电台进行移动通信最常用的天线。其长度一般为工作波长的四分之一左右。为了便于携带，其结构多为接杆式、拉杆式或蛇骨式等类型，可以拆卸、伸缩或弯曲折叠。主要优点是：结构简单，使用方便，全方向性，机动性好，适于运动中的无线电台使用。军用步谈机、电台车、坦克电台和舰艇电台等都配有制式的鞭状天线。03天线的主要参数方向图在离天线预定距离处，辐射场地相对场强随方向变化地曲线图，通常采用通过天线最大辐射方向上的两个相互垂直的平面方向图表示。E面：辐射电场矢量所在的平面H面：辐射磁场矢量所在的平面天线的主要参数一对半波对称振子产生的天线方向图天线在空间辐射强度随方位、俯仰角度分布的曲线图形叫天线方图。天线方向图通常是一个三维空间的曲面图形。为了表示方便起见，在工程中常用归一化方向图。天线方向图如何让信号传输的更远呢？增加振子传输距离明显变长让信号传输的更远挤一挤，还可以更远反射板+多个振子天线方向图天线的增益由于自由空间半波长偶极子的增益为2.15dBi，故dBd比dBi大2.15dB。常用两种方法定义天线的增益。相对理想点源（各向同性辐射体）其单位用dBi表示；相对半波偶极子，其单位用dBd表示。G(dBi)=G(dBd)+2.15dB在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比.

dBd和dBi的区别一个单一对称振子具有面包圈形的方向图辐射

对称振子的增益为2.17dB一个各向同性的辐射器在所有方向具有相同的辐射一个天线与对称振子相比较的增益用“dBd”表示一个天线与各向同性辐射器相比较的增益用“dBi”表示例如:3dBd=5.17dBi在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号，用理想的全向天线，假设需要100W的输入功率，而如果改用增益为G=20dBi的某定向天线作为发射天线，输入功率只需1W。天线的频带宽度天线工作频带宽度简称为带宽，它是指天线的电性能都符合产品标准所规定的要求的频率范围。无论发射天线和接收天线，他们总是在一定频率范围内工作的，天线工作在中心频率时性能最好，在工作频带内性能变化不大。天线的极化就是它辐射无线电波中电场的极化。

天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向。天线的极化垂直极化水平极化-45度极化+45度极化双极化天线V/H(垂直/水平)倾斜(+/-45°)两个天线为一个整体，传输两个独立的波

交叉极化天线可能在非预定的极化上产生不需要的极化分量。例如：水平极化天线，也可能产生垂直极化分量，把这种不需要的极化波就称作交叉极化波，也可做正交极化波。实际通信中，要求收发天线极化方向必须