A.H. Systems TDS-535調(diào)諧偶極子天線是精確測(cè)量電磁干擾的理想解決方案。

Frequency Range: 25 MHz – 1 GHz
Impedance: 50 Ω

特征

? 總頻率范圍為25 MHz–1 GHz

? 接收和發(fā)送

? 單獨(dú)校準(zhǔn)（包括3米和10米校準(zhǔn)，水平極化）

? FCC、MIL-STD、VDE和現(xiàn)場(chǎng)衰減測(cè)試

? 堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)

TDS-535型調(diào)諧偶極子裝置為精確的電磁干擾和現(xiàn)場(chǎng)衰減提供了準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量（根據(jù)OET-55和ANSI C63.5）。我們的半波偶極子裝置是根據(jù)FCC巴倫制造的設(shè)計(jì)并根據(jù)ANSI C63.5在3米和10米處單獨(dú)校準(zhǔn)。這個(gè)調(diào)諧偶極子組應(yīng)該被認(rèn)為是1000兆赫以下頻率的標(biāo)準(zhǔn)參考。所有的裝置都裝在一個(gè)堅(jiān)固的，輕巧的儲(chǔ)物箱，包括四個(gè)平衡輪、元件延伸桿、伸縮元件、10米電纜，卷尺和三腳架安裝夾具。

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在幾乎所有的應(yīng)用中，了解關(guān)鍵的天線參數(shù)對(duì)于選擇和使用天線是至關(guān)重要的。這些應(yīng)用包括天線測(cè)試、電磁兼容性(EMC)、FCC/IEC符合性測(cè)試、電信、物聯(lián)網(wǎng)(物聯(lián)網(wǎng))等。描述天線參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化方法有多種，本文旨在對(duì)關(guān)鍵天線參數(shù)和相關(guān)背景進(jìn)行綜述。

公共天線參數(shù)

天線應(yīng)用于從物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備到微波和毫米波成像系統(tǒng)的所有無(wú)線系統(tǒng)，如射電望遠(yuǎn)鏡。天線是無(wú)線系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，它以一種精心設(shè)計(jì)的對(duì)稱方式將電子流轉(zhuǎn)換為電磁輻射。天線的精確特性與其結(jié)構(gòu)中導(dǎo)體和電介質(zhì)的幾何形狀有關(guān)，有各種各樣的天線來(lái)滿足不同的應(yīng)用要求。

天線的行為主要有兩類：輻射參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。這些參數(shù)通常只給出天線帶寬內(nèi)的頻率。天線的帶寬僅僅是制造商指定的頻率范圍。天線通常表現(xiàn)出可能超出天線帶寬的寬帶行為。

輻射參數(shù)描述天線的功能，因?yàn)樗鼘㈦姶拍芰哭D(zhuǎn)換成電子，反之亦然。網(wǎng)絡(luò)參數(shù)描述天線的互連和連接到發(fā)射機(jī)、接收器、互連和測(cè)量設(shè)備的端口的行為。

輻射參數(shù)

當(dāng)具有足夠高頻分量的時(shí)變信號(hào)產(chǎn)生的電子通過(guò)不受屏蔽的導(dǎo)體時(shí)，其結(jié)果是產(chǎn)生電磁波或天線輻射。與天線相距一定的距離，天線的電磁輻射方向圖的電場(chǎng)和磁場(chǎng)是完全正交的，稱為天線的遠(yuǎn)場(chǎng)。天線的參數(shù)通常是在遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量的。天線的輻射特性由幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)描述，下文將對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行討論。

輻射圖樣

天線的輻射方向圖由天線遠(yuǎn)場(chǎng)輻射的三維形狀決定。天線的安裝是輻射參數(shù)的一個(gè)重要方面，因此，為了更好地理解天線的輻射方向，必須對(duì)天線的預(yù)定方向給予一定的指導(dǎo)。給定x和y構(gòu)成方位平面，z是仰角平面的坐標(biāo)系，天線的方向圖由三維空間中的輻射強(qiáng)度決定。

天線有三種不同的輻射方式：各向同性、全方位和方向性。各向同性天線方向圖在各個(gè)方向上平均輻射功率，只是一個(gè)理論上的天線方向圖，作為比較和測(cè)量實(shí)際天線方向圖的工具。在方位角平面上，全向天線方向圖大致是恒定的，但在仰角平面上，如偶極子或小環(huán)天線，方向性天線的功率會(huì)發(fā)生變化。另一方面，方向天線在一個(gè)或多個(gè)方向上主要輻射能量。

前后比

前向后比(F/B)是一種測(cè)量從主(前)瓣輻射的功率和在主瓣相反方向(以dB為單位)輻射180°的功率。作為典型的定向天線，主瓣是唯一想要的瓣，任何其他功率輻射在其他瓣是非理想的。F/B比可用于根據(jù)天線產(chǎn)生的后向輻射量來(lái)比較天線。

天線極化

天線極化是對(duì)波前電場(chǎng)(E場(chǎng))或磁場(chǎng)(H場(chǎng))振蕩方式的描述。如果場(chǎng)線在單軸內(nèi)振蕩，它們被稱為線性極化。線性極化天線可以是水平的(0°)、垂直的(90°)或交叉極化(如果在0°或90°以外的角度)。橢圓極化是指波前軌道在原點(diǎn)附近的場(chǎng)振蕩，或者沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)(右手橢圓極化)，或者逆時(shí)針?lè)较?左手橢圓極化)。作為橢圓極化的特例，E場(chǎng)線可以完全繞原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，形成一個(gè)圓，稱為圓極化。

重要的是要有與之匹配的接收和發(fā)射天線，否則由于極化失配，信號(hào)的某些功率會(huì)丟失。這就是所謂的偏振損耗因子(PLF)，它可以用方程來(lái)描述：其中，是天線極化與波前極化的角度偏移。

方向性

天線的方向性是測(cè)量在一個(gè)方向上輻射功率的最高量除以在所有方向上輻射的天線的平均功率。因此，高方向性天線將有一個(gè)在單個(gè)方向上非常強(qiáng)的波束方向圖，其中具有較低方向性的天線將在主瓣外具有更大的波束能量。天線的包絡(luò)也可以用半功率波束寬度來(lái)描述，也稱為3dB波束寬度。3dB波束寬度是峰值光束下方3dB處輻射方向圖的角寬度。

天線增益(DBI/數(shù)值)效率

天線增益是描述相對(duì)于同向輻射源在天線的主方向上發(fā)射的功率量的相對(duì)參數(shù)。例如，具有6dB天線增益的天線比處于相同位置的各向同性天線的功率高6dB。天線增益也可以用DBI表示，DBI相對(duì)于各向同性天線而言是dB，但也可以給出DBD，即相對(duì)于偶極子天線(2.15DBI)的dB。

這不應(yīng)與天線效率混為一談，即天線的功率輸入與天線輻射功率的比率。效率通常是一個(gè)百分比，一個(gè)十進(jìn)制或分貝，但只是一個(gè)值介于0和1之間的比率。天線效率也不應(yīng)與天線電壓駐波比(VSWR)或反射系數(shù)相混淆，后者與天線端口與互連和/或源的阻抗匹配有關(guān)。天線可以用總效率來(lái)測(cè)量，這僅僅是天線輻射效率和阻抗失配損失的乘積。

天線校正因子

天線因子或天線校正因子是入射電磁場(chǎng)與來(lái)自天線和輸出連接器的輸出電壓的比值。天線系數(shù)是頻率的函數(shù)，天線端口電壓與天線輻射場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系對(duì)射頻干擾和電磁干擾(RFI/EMI)和天線特性具有重要意義。

近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)

前面討論的天線參數(shù)都是關(guān)于天線遠(yuǎn)場(chǎng)的。然而，在天線的幾個(gè)波長(zhǎng)內(nèi)，天線周圍的電磁輻射的行為是完全不同的。近場(chǎng)由非輻射區(qū)(反應(yīng)區(qū))和輻射區(qū)(菲涅耳區(qū))組成。反應(yīng)區(qū)、電場(chǎng)和磁場(chǎng)強(qiáng)度隨距離呈倒立方律減小，而輻射區(qū)隨距離減小為逆平方律。因此，近場(chǎng)下降的速度比遠(yuǎn)場(chǎng)快得多，并且僅適用于天線系統(tǒng)中靠近天線的物體。

近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)知識(shí)很重要，因?yàn)榻鼒?chǎng)輻射的吸收改變了發(fā)射和接收硬件所看到的天線行為。此外，天線與近場(chǎng)中的其他物體之間的相互作用會(huì)導(dǎo)致遠(yuǎn)場(chǎng)輻射的畸變和不良影響。

網(wǎng)絡(luò)參數(shù)

天線的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)用于確定將天線連接到發(fā)射機(jī)/接收機(jī)所需的適當(dāng)匹配網(wǎng)絡(luò)和互連。對(duì)于更復(fù)雜的天線類型，天線的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)也被用來(lái)設(shè)計(jì)用于驅(qū)動(dòng)天線的算法和射頻電路。

輸入阻抗

天線的輸入阻抗是天線端口處復(fù)雜的輸入(源)電壓和電流的比值。在許多天線設(shè)計(jì)中，原始天線阻抗與一般傳輸線阻抗不匹配，例如50歐姆或75歐姆同軸傳輸線或波導(dǎo)互連。因此，匹配網(wǎng)絡(luò)用于將天線的固有阻抗轉(zhuǎn)換為傳輸線、波導(dǎo)的阻抗，或直接轉(zhuǎn)換到發(fā)射機(jī)/接收機(jī)前端。將天線阻抗與所需端口阻抗匹配的情況作為VSWR和反射系數(shù)的測(cè)量給出。

反射系數(shù)

反射系數(shù)是一種測(cè)量從端口反射的前向信號(hào)的功率與信號(hào)的總功率減去作為輻射損失的功率的比率。根據(jù)特性阻抗與負(fù)載阻抗的關(guān)系，反射系數(shù)是用以下公式數(shù)學(xué)確定的：當(dāng)為反射系數(shù)時(shí)，ZL為負(fù)載阻抗，Z0為傳輸線或波導(dǎo)的特性阻抗。對(duì)于最大能量轉(zhuǎn)移，最好有一個(gè)反射系數(shù)盡可能接近于零。VSWR是由反射系數(shù)數(shù)學(xué)推導(dǎo)而來(lái)的。

駐波比

駐波比(SWR)又稱駐波比(SWR)，是天線端口處產(chǎn)生的駐波最大電壓和最小電壓的比值。對(duì)于最有效的發(fā)送和接收，理想的天線具有1：1的駐波比。天線設(shè)計(jì)或天線端口/饋電中的任何缺陷都會(huì)導(dǎo)致阻抗失配，從而導(dǎo)致衰減的VSWR，其中一些RF能量從天線端口和發(fā)射機(jī)/接收機(jī)端口反射出來(lái)。當(dāng)為反射系數(shù)時(shí)，VZ為駐波電壓。雖然VSWR作為傳遞/失敗質(zhì)量控制的最小指標(biāo)是有用的，但它并不考慮天線對(duì)提供給它的功率的輻射有多好。因此，進(jìn)一步的輻射測(cè)試是必要的，以確定天線是否運(yùn)行正常。然而，VSWR測(cè)試可以提供證據(jù)，證明天線可能沒(méi)有被正確地調(diào)諧，或者天線互連的某些方面是錯(cuò)誤的。

天線單元耦合與隔離

在天線陣列、多模天線或多極化天線中，天線或端口之間會(huì)存在一定的電磁耦合。元素之間的隔離是對(duì)給定單元中的信號(hào)強(qiáng)度和耦合到另一個(gè)單元中的信號(hào)強(qiáng)度的度量。隔離通常被認(rèn)為是最壞的情況，但為了實(shí)現(xiàn)多輸入多輸出(MIMO)或波束形成算法，通常必須對(duì)其進(jìn)行描述。

網(wǎng)絡(luò)特征

天線也可以用網(wǎng)絡(luò)特征參數(shù)來(lái)描述，如Z-參數(shù)、S-參數(shù)或ABCD-參數(shù).這通常是在天線特征化過(guò)程中完成的，天線數(shù)據(jù)表可能包含一些網(wǎng)絡(luò)特征參數(shù)，因?yàn)樗鼈兪鞘褂檬噶烤W(wǎng)絡(luò)分析器測(cè)量具有頻率相關(guān)特性的組件的典型方法。