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電磁兼容試驗(yàn)中常用的天線種類介紹

發(fā)布時(shí)間:2018-12-24 責(zé)任編輯:xueqi

【導(dǎo)讀】天線在EMC、RF測(cè)試,測(cè)量中運(yùn)用相當(dāng)普遍,常用天線有:雙錐天線,對(duì)數(shù)天線,對(duì)數(shù)周期天線,三環(huán)天線,喇叭天線,偶極子天線,環(huán)天線等。
 
1、雙錐天線:
 
常用于RSE替代法測(cè)試。
 
常用工作頻段:30MHz~300MHz
 
 
2、對(duì)數(shù)天線:
 
常用于輻射場(chǎng)地NSA校準(zhǔn)。
 
常用工作頻段:30MHz~1GHz
 
 
3、對(duì)數(shù)周期天線:
 
常用于輻射騷擾/輻射雜散低頻測(cè)試。
 
常用工作頻段:30MHz~3GHz
 
 
4、三環(huán)天線:
 
常用于燈具產(chǎn)品磁場(chǎng)輻射測(cè)試。
 
常用工作頻段:9KHz~30MHz
 
 
5、喇叭天線:
 
常用于輻射騷擾/輻射雜散高頻測(cè)試。
 
常用工作頻段:1GHz~18GHz
 
 
6、偶極子天線:
 
常用于場(chǎng)地衰減和天線系數(shù)的測(cè)量中。
 
常用工作頻段:30MHz~4GHz
 
 
7、環(huán)天線:
 
常用于低頻磁場(chǎng)測(cè)試。
 
常用工作頻段:9KHz~30MHz
 
 
在進(jìn)行EMC和RF測(cè)試中,以下的幾個(gè)基本概念需要有所掌握:
 
1、天線的極化方向
 
經(jīng)常有客戶問(wèn)什么是垂直什么是水平啊,天線向周圍空間輻射電磁波。電磁波由電場(chǎng)和磁場(chǎng)構(gòu)成。人們規(guī)定:電場(chǎng)的方向就是天線極化方向。一般使用的天線為單極化的。下圖示出了兩種基本的單極化的情況
 
 
2、波瓣寬度
 
波束寬度指的是在天線峰值響應(yīng)的方向上,兩個(gè)半功率點(diǎn)之間的角度,波束寬度有E面和H面兩個(gè)分量,兩者不一定完全相等,如果某一天線的增益設(shè)計(jì)為正,則它的波束寬度和增益常常正好相反。方向圖通常都有兩個(gè)或多個(gè)瓣,其中輻射強(qiáng)度最大的瓣稱為主瓣,其余的瓣稱為副瓣或旁瓣。在主瓣最大輻射方向兩側(cè),輻射強(qiáng)度降低3 dB(功率密度降低一半)的兩點(diǎn)間的夾角定義為波瓣寬度(又稱波束寬度或主瓣寬度或半功率角)。波瓣寬度越窄,方向性越好,作用距離越遠(yuǎn),抗干擾能力越強(qiáng)。
 
 
3、天線增益
 
增益是指:在輸入功率相等的條件下,實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的信號(hào)的功率密度之比。它定量地描述一個(gè)天線把輸入功率集中輻射的程度。增益顯然與天線方向圖有密切的關(guān)系,方向圖主瓣越窄,副瓣越小,增益越高??梢赃@樣來(lái)理解增益的物理含義- - 為在一定的距離上的某點(diǎn)處產(chǎn)生一定大小的信號(hào),如果用理想的無(wú)方向性點(diǎn)源作為發(fā)射天線,需要100W的輸入功率,而用增益為G = 13 dB = 20 的某定向天線作為發(fā)射天線時(shí),輸入功率只需100 / 20 = 5W。換言之,某天線的增益,就其最大輻射方向上的輻射效果來(lái)說(shuō),與無(wú)方向性的理想點(diǎn)源相比,把輸入功率放大的倍數(shù)。
 
4、天線系數(shù)(AF)
 
自由空間中的天線系數(shù)是天線本身固有的參數(shù)。天線系數(shù)表示了天線的輻射場(chǎng)與天線輸入電壓之間的關(guān)系,AF與增益有以下關(guān)系:
 
AF=E/U
 
(E-入射到接收天線參考平面上均勻平面波的電場(chǎng)強(qiáng)度;U-接收天線輸出電壓)
 
5、帶寬
 
帶寬指的是天線的頻率覆蓋范圍,如果帶寬以天線額定頻率范圍的一部分來(lái)表示的話,非諧振天線的帶寬大于諧振天線的帶寬,低增益天線的帶寬大于高增益天線的帶寬,用于寬帶的,平衡不平衡轉(zhuǎn)換器或匹配網(wǎng)絡(luò)的天線,其帶寬比天線系數(shù)的影響更大。
 
6、阻抗
 
天線的阻抗通??紤]很少,因?yàn)樗械腅MC測(cè)試設(shè)備的負(fù)載阻抗均設(shè)計(jì)為50Ω,EMC天線的阻抗通常也在其頻率范圍內(nèi)設(shè)計(jì)為感校準(zhǔn)為接近50Ω,但是,測(cè)試人員也應(yīng)該意識(shí)阻抗不匹配所帶來(lái)的可能問(wèn)題,尤其是低頻磁場(chǎng)環(huán)天線,天線的阻抗往往隨頻率而變,但許多低頻環(huán)天線并沒(méi)有匹配網(wǎng)絡(luò)去補(bǔ)償這種變化。
 
7、駐波比(VSWR)
 
駐波比是衡量?jī)蓚€(gè)RF設(shè)備阻抗是否匹配的間接參數(shù)。VSWR對(duì)大多數(shù)用戶來(lái)說(shuō)都非常重要,這有幾個(gè)復(fù)雜原因,簡(jiǎn)單地說(shuō),在通常情況下,饋線表現(xiàn)出來(lái)的阻抗是饋線的額要阻抗和負(fù)載阻抗之和,因此,在饋線兩端就可能出現(xiàn)阻抗的不匹配,這樣,大多數(shù)信號(hào)都將在負(fù)載處反射,然后,再沿著饋線在源處再次反射,當(dāng)需要精確測(cè)量的時(shí)候,或當(dāng)信號(hào)源對(duì)阻抗不匹配很敏感的時(shí)候,或當(dāng)饋線的損耗很重重的時(shí)候,VSWR都將成為一個(gè)問(wèn)題。
 
8、尺寸
 
尺寸是一個(gè)很重要的天線特性,天線需要控制和移動(dòng)就限制了天線的實(shí)際尺寸大小,需要在屏蔽室內(nèi)使用天線也限制了天線的最大尺寸,需要減小對(duì)地或?qū)χ車矬w不希望有的耦合也將影響尺寸,但相反地,希望天線有好的低頻響應(yīng),增益高或帶寬寬,就要增大天線的尺寸。
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