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那些你很少关注到的无人机冷知识(二)

2017/1/5 14:24:09      点击:

前一节小编说到了无线电的原理,很多小伙伴都表示长知识了,还有以为小伙伴指出一个小问题,这一节我们继续说传输无线电的天线原理和种类都有哪些,如果诸位有更深的见解或者更好的概括欢迎补充。

各种天线的场强分布:相同构造天线的发射和接收场强是基本一致的,并且不是有源天线的话,都是可以直接互换互用的,在这里就不再做细分了。

全向天线:无线电专业里常叫鞭状天线。

它就象一个灯管,它的发射泛围,垂直放置时,是在水平方向上向周围散射,在360度泛围内都有均匀的场强分布,是我们比较常用的一种形式。水平放置时,假如天线是东西方向放置,场强分布是包括天空在内的南北方向,以及天线到地面的南北方向空间泛围内分布。因此垂直天线,主要针对水平方向的目标,水平天线主要针对垂直高度上的目标,和窄范围内的水平目标。

那些你很少关注到的无人机冷知识(二)

那些你很少关注到的无人机冷知识(二)

八木天线:定向传输天线,八木天线由比天线稍短的引向器,和比天线稍长的反射器,中间安装天线的结构构成,八木天线的场强主要集中在引向器一侧,反射器将天线发出的信号反射回引向器方向,使场强增强,同时有屏蔽后方干扰的作用。八木天线在垂直安装时,上下的场强分布角与全向天线差不多,在水平方向上场强分布角,与引向器的多少有关,引向器越多,夹角越小,方向性越强,夹角内的场强越高。一般常见引向器3-5支,再多效果亦不明显。

主要特点是在有效范围内场强分布均匀,方向性好,搞干扰能力强。

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抛物面天线:这种天线的场强分布有两部分,类似手电光,一部分是灯泡直接射出的散射光,另部分,也是主要部分,是反射器反射形成的直射光。所以抛物面天线的效率是最高的,但方向性也是最强的,最常见是用在固定点对点的微波通信,如果用在飞行器上的通信,必须装在高精度跟踪云台上才可以,如果跟踪云台精度不高也是盲人骑瞎马。另外抛物面天线对组装精度要求也很高。

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平板状天线:平板天线的特性和八木天线基本相同,好的平板天线结构较复杂,但体积小,重量轻,安装简单。体积效率比高,野外FPV狂人的首选天线。需配合跟踪云台使用

那些你很少关注到的无人机冷知识(二)

我们再来借助天线的制作原理来理解天线的传播无线电的传僠速度和光速相同,每秒30万公里。无线电波长的计算为,300÷频率,比如150兆赫的波长为,300÷150=2米(注意单位是米),天线的长度要和波长匹配,一般的全向天线多采用1/4波长或1/2波长,相较1/2波长的天线效率较高。

为什么不能用全波波长的天线呢?

无线电信号是个正弦波,全波长的天线,会使电波的上半周和下半周同时加载到天线上,因为两个半周的电流方向是相反的,产生的电波就是反相的,所以不能做为普通天线用。但有朋友已经注意到了很多高增益天线的长度要比波长长很多,那是因为在整个天线中间加了线圈进行倒相,使一个半周的信号被抑制,只使我们需要的半周信号得到发挥。有朋友会问,那只有半个周期的信号,不是残废信号吗?虽然天线是半个波长,但流过天线的电流方向是连续变化的,所以产生的电波就是个过完整的正弦波。为什么天线的长度是1/4或1/2波长呢?是因为要天线的长度要和无线电的波长产生谐振,才能使天线以最高的效率把电流转化为电磁波或者把接收到的电磁波转化为电流。

道理和固定长度的物体产生一个固定的声波,及固定长度的物体会随特定声波振动的道理是一样的。请点击此处输入图片描述

【实例】

知道了以上的内容,我们就可以自己制作基本的天线了。还以150兆赫为例,天线长度大约为1米。但30万公里是光在空间中的传播速度。在金属介质中的传播速度,因金属的不同,约为空中速度的96%-97%,所以标准的天线长度应乘以这个缩短率,如果不了解我们所用金属的缩短率,可以取个中值。在此可以计算为300÷150÷2×0.965=0.965米,即是所要的150兆赫天线长度为0.965米。

以上是个最简单的天线制作,但效率还是很不错的,只要稍做改造就可以成为高增益天线,之前我曾以加装假地线的方式架空1/2波长全向天线,作为对讲机天线,用1W功率150公里半径范围内清晰稳定地通信,而用简单天线1W也就在两公里范围内勉强,可见天线做好了效率是相当惊人的。

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