常见问题
天線(xiàn)的工作原理(lǐ)
当导體(tǐ)上通以高频電(diàn)流时,在其周围空间会产生電(diàn)场 与磁场。按電(diàn)磁场在空间的分(fēn)布特性,可(kě)分(fēn)為(wèi)近區(qū),中间區(qū), 遠(yuǎn)區(qū)。设R為(wèi)空间一点距导體(tǐ)的距离,在 R ﹤﹤ λ/2π 时的區(qū)域称近區(qū),在该區(qū)内的電(diàn)磁场与导體(tǐ)中電(diàn)流,電(diàn)压有(yǒu)紧密的联系。在R﹥﹥λ/2π的區(qū)域称為(wèi)遠(yuǎn)區(qū),在该區(qū)域内電(diàn)磁场能(néng)离开导體(tǐ)向空间传播,它的变化相对于导體(tǐ)上的電(diàn)流電(diàn)压就要滞后一段时间,此时传播出去的電(diàn)磁波已不与导線(xiàn)上的電(diàn)流、電(diàn)压有(yǒu)直接的联系了,这區(qū)域的電(diàn)磁场称為(wèi)辐射场。
必须指出,当导線(xiàn)的長(cháng)度 L 遠(yuǎn)小(xiǎo)于波長(cháng) λ 时,辐射很(hěn)微弱;导線(xiàn)的長(cháng)度 L增大到可(kě)与波長(cháng)相比拟时,导線(xiàn)上的電(diàn)流将大大增加,因而就能(néng)形成较强的辐射。
发射天線(xiàn)正是利用(yòng)辐射场的这种性质,使传送的信号经过发射天線(xiàn)后能(néng)够充分(fēn)地向空间辐射。如何使导體(tǐ)成為(wèi)一个有(yǒu)效辐射體(tǐ)导系统呢(ne)?这里我们先分(fēn)析一下传输線(xiàn)上的情况,在平行双線(xiàn)的传输線(xiàn)上為(wèi)了使只有(yǒu)能(néng)量的传输而没有(yǒu)辐射,必须保证两線(xiàn)结构对称,線(xiàn)上对应点電(diàn)流大小(xiǎo)和方向相反,且两線(xiàn)间的距离<π。要使電(diàn)磁场能(néng)有(yǒu)效地辐射出去,就必须破坏传输線(xiàn)的这种对称性,如采用(yòng)把二导體(tǐ)成一定的角度分(fēn)开,或是将其中一边去掉等方法,都能(néng)使导體(tǐ)对称性破坏而产生辐射。
如图TX,图中将开路传输或距离终端π/4处的导體(tǐ)成直状分(fēn)开,此时终端导體(tǐ)上的電(diàn)流已不是反相而是同相了,从而使该段导體(tǐ)在空间点的辐射场同相迭加,构成一个有(yǒu)效的辐射系统。这就是最简单,最基本的单元天線(xiàn),称為(wèi)半波对称振子天線(xiàn),其特性阻抗為(wèi)75Ω。電(diàn)磁波从发射天線(xiàn)辐射出来以后,向四面传播出去,若電(diàn)磁波传播的方向上放一对称振子,则在電(diàn)磁波的作用(yòng)下,天線(xiàn)振子上就会产生感应電(diàn)动势。如此时天線(xiàn)与接收设备相连,则在接收设备输入端就会产生高频電(diàn)流。这样天線(xiàn)就起着接收作用(yòng)并将電(diàn)磁波转化為(wèi)高频電(diàn)流,也就是说此时天線(xiàn)起着接收天線(xiàn)的作用(yòng),接收效果的好坏除了電(diàn)波的强弱外还取决于天線(xiàn)的方向性和半边对称振子与接收设备的匹配。
未来天線(xiàn)的发展趋势
在万物(wù)互联的5G 时代,智慧城市、无人驾驶、无人工厂、遠(yuǎn)程手术--5G 畅想曲越发清晰。5G 网络的蓝图是100 倍于4G 的高速率,将达到10 Gbit/s、小(xiǎo)于1 ms 的低时延、支持1 000 多(duō)亿连接的高密度和1 000 倍于4G 的高容量。一方面要求massive MIMO(大规模阵列天線(xiàn)技术)天線(xiàn)和一體(tǐ)化有(yǒu)源天線(xiàn)等天線(xiàn)系统服務(wù)于宏基站,另一方面无处不在的微基站要求天線(xiàn)和基站设备高度融合。
随着移动通信从2G、3G、4G 到5G 的不断发展,移动通信天線(xiàn)也经历了从单极化天線(xiàn)、双极化天線(xiàn)到智能(néng)天線(xiàn)、MIMO 天線(xiàn)乃至大规模阵列天線(xiàn)的发展历程。天線(xiàn)作為(wèi)移动通信网络的感知器官在网络中的地位越来越复杂,并且作用(yòng)也越来越重要。
未来移动通信天線(xiàn)将向有(yǒu)源化、小(xiǎo)型化、阵列化和可(kě)感知等方向发展,國(guó)内多(duō)数天線(xiàn)厂商(shāng)只着眼于当前的产品技术指标达成,对新(xīn)技术新(xīn)产品的布局和开发重视程度不够,研发资源投入少,导致中國(guó)天線(xiàn)在新(xīn)技术新(xīn)产品方面落后國(guó)外厂商(shāng),缺少技术话语权,制约了中國(guó)天線(xiàn)产业的可(kě)持续发展。作為(wèi)运营商(shāng)可(kě)以在引导天線(xiàn)技术创新(xīn)和全球专利布局方向发挥作用(yòng),為(wèi)天線(xiàn)产业从产业大國(guó)迈向产业强國(guó)贡献力量。
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