1、Word資料一、天線的基本概念：1）天線2）天線作用3）天線分類4）電波傳播方式5）天線的工作原理6）天線效率7）天線發(fā)射與接收的方向性二、汽車天線的基本概念：1）天線分類2）天線品種3）天線接收振子材料的選擇4）天線振子支撐骨架材料的選擇5）天線連接線材料及功能的選擇6）天線設計考慮的要點7）試驗項目及試驗設備8）天線及天線放大器的基本結(jié)構(gòu)三、汽車天線放大器的基本概念：1）天線放大器的作用2）天線放大器的工作原理3）主要指標名詞四、天線放大器的測試：1）用網(wǎng)絡分析儀對微波網(wǎng)絡的S參數(shù)的測量2）放大器的工作電流3）放大器頻率測試4）駐波比5）電纜線特性阻抗測試6）電纜線高頻信號衰減7）互調(diào)強度

2、8）噪聲電壓9）電纜線靜電容10）電纜線導通電阻11）電纜線絕緣電阻天線基礎(chǔ)知識講座教材、天線的基本概念1）天線:天線是指能有效地輻射或接收電磁波，將傳輸線隨時間變化的電荷或電流激發(fā)出 的電磁波可以脫離波源向遠處傳播出去 .電磁波由波源向遠處傳播出去而不再返回波源的現(xiàn) 象.稱電磁輻射.輻射或接收電磁能量的裝置稱為天線.2）天線的作用：各類無線電設備所執(zhí)行的任務雖然不同.但天線在設備中的的作用卻是基 本相同的.任何無線電設備都是通過無線電波來傳遞信息 .因此就必須有能輻射或接收電磁波 的裝置，所以天線的作用就是起發(fā)射或接收電磁波作用 （見圖1）接收天線發(fā)射天線接收機一口節(jié)目源發(fā)射機圖一：無線通信

3、系統(tǒng)3）天線分類：按用途分類：可分為通信天線、廣播天線、電視天線等。（2）按波段分類：中波天線、短波天線、超短波天線、微波天線等。（3）按結(jié)構(gòu)分類：1.線天線:用直徑遠小于波長的金屬導線構(gòu)成.常用于長波、中波、短波和 超短波等波段（線材、管材）2.面天線用尺寸遠大于波長的金屬面或介質(zhì)面構(gòu)成.常用于超短波和微波 波段.（板材、板面接收、衛(wèi)星接收、電視微波傳輸）在舁 廳P波段名稱頻段名稱頻率范圍（Hz）波長范圍（m）1極長波極低頻（ELB3K1052超長波甚低頻（VLF）3 30K1041053長波低頻（LF）30300K1031044中波中頻（MF）3003000K1021035短波高頻（HF）

4、3-30M101026超短波甚高頻（VHF）30300M1 107分米波特高頻（VHF）0.33G110d8厘米波超高頻（SHF）330G110c9毫米波極高頻（EHF）30300G1 10 mm10業(yè)量米波超極高頻（SEHE300400G0.751 mm4）電波傳播的方式：根據(jù)自然因素對不同頻率無線電波的影響，為了使電磁波達到有效傳播，采用不同方式進 行傳輸，工程上主要采用以下方式：（1）有線傳輸:適用所有波段.（2）地下波傳播：適用于超長波和長波段，特點是保密性好，用于導彈發(fā)射和指揮，地下探礦 等.（3）地面波傳播:無線電波沿著地球表面?zhèn)鞑?，適用于中波段、特點是:傳輸損耗小，作用距離 遠，

5、信號穩(wěn)定用于無線廣播.（4）大波傳播：電離層反射傳播適用于短波和中波段 .用于遠距離廣播通信，船岸向移動通 信等.特點是:傳輸損耗小、距離遠，但受自然因素影響大.（5）空間波傳播：地面空間波，適用于超短波和微米波的分米波.用于無線電視和移動通信.衛(wèi)星通信中的空間波：適用于厘米波和毫米波.特點是瀕帶寬,用于衛(wèi)星通信和節(jié)目源的傳 播.5）天線的工作原理：天線本身是一個振蕩器.電子和磁子振動產(chǎn)生交變電場和磁場，交變的電場或磁場互相轉(zhuǎn) 換,形成電磁波以光速向外輻射.天線又是一個電磁波的換能器件.發(fā)射機把高頻信號通過發(fā)射機這種電子系統(tǒng)進行高頻放大、調(diào)制、變頻處理最后變成高 頻已調(diào)信號通過饋線送到發(fā)射天線

6、。發(fā)射天線以其獨特的工作方式再將這個高頻信號已調(diào)電流轉(zhuǎn)換成同頻率的電磁波，以固 定方式和固有規(guī)律傳到接收天線。到達接收天線的高頻已調(diào)波在接收天線的作用下，再把電 磁波轉(zhuǎn)換成高頻電流送到收音機通過收音機的變頻，解調(diào)放大后送到揚聲器。傳播中的高頻電磁波，被接收天線接收。由于磁力線切割天線，就在天線兩端激勵一定 變交變電壓一電動式。其頻率與發(fā)射頻率相同。接收天線通過饋線與收音機相連，在收音機 中就可以獲得已調(diào)波信號電流，因此天線就起著接收電磁波能量，并轉(zhuǎn)變成為高頻信號電流 能量的作用無論是發(fā)信天線還是接收天線，它們都屬于能量變換器，同一副天線它即可發(fā)信也可接 收信使用，通信設備一般都收，發(fā)共用一根天

7、線。（如：電臺、手機等）6）天線效率：衡量一個天線發(fā)射和接收性能的優(yōu)劣，主要有以下幾個主要技術(shù)指標：.天線材質(zhì):盡量選擇導電性能好、電阻率低的金屬材料.如:銀、銅、鋁、不銹鋼等.天線的形狀：為了提高天線的效率，往往在不同波段采用不同形狀的天線LW段（長波）以長線天線為主；MW段（中段）以長線天線和環(huán)狀天線為主；SW段（短波）以長線偶極天線和八木 天線為主；FM段（超短波）和V/U波段以八木天線和鞭狀天線為主.800M以上的微波段以極狀天 線和拋面天線為主.天線長度:當天線的有效長度接近其工作頻率半波（1/2波長）的正整數(shù)倍時，天線的效率較 高.若這個倍數(shù)增加時，天線的效率還會進一步提高 通常的

8、天線都采用1/4波長或1/2波長的 振子長度單位.但波長數(shù)（天線長度）的增加與效率的提高不是成正比關(guān)系.環(huán)型天線的直徑增 加時，天線效率會提高.環(huán)型天線的圈數(shù)增加時，天線的效率也會進一步提高，拋物面天線的直徑 增加時，天線的效率提高會更明顯.那么，什么是最好的天線？天線選擇白法則是：高架天線比低架天線好，大天線比小天線好.8）天線發(fā)射與接收的方向性：一個發(fā)信天線向空間各方向輻射能量的強度是不同的.同樣，對于同樣強度的輻射波，收信天線拾取功率的大小也與電磁波的方向有關(guān).后瓣天線正面方向圖對以上圖形，從整體上看，相當于一個花瓣各波瓣大小和方向代表各自方向上輻射能量的 相對大小.對一付天線只有一個最

9、大波瓣，稱其主瓣，代表該天線輻射場的最強輻射方向，比主瓣 小的叫旁瓣，與最大輻射方向反向的波瓣為后波瓣.二、汽車天線的基本概念：汽車天線對無線電波的接收主要體現(xiàn)在移動中，而根據(jù)汽車野外行駛的特點，要求汽車大 線要有很強的耐候性、耐用性、安全性、良好的接收性及與整車結(jié)構(gòu)搭配的協(xié)調(diào)性等1）天線分類：.無源天線:頂置式（前置、后置），外露式、內(nèi)藏式（帶屏蔽）.有源天線:頂置式、窗式（后、側(cè)、前窗），電動式.2）天線品種：.收音機天線（AM、FM）.GPS天線衛(wèi)星導航定位.GSM天線（移動通信、車載電話）.藍牙天線：是一種克服由于阻抗不匹配，而影響接收效果近式全方向接收天線.并有藍 牙模塊和一個接口與

10、天線連接工作.TV天線（電視廣播）3）天線接收振子材料的選擇：1.BST銅）特點是:導通電阻小，接收信號強，易加工.缺點是:強度及耐腐性差管狀用于內(nèi) 藏拉桿式天線較多.線材廣泛用于各種天線.2.SUS不銹鋼）特點是:強度好，耐腐性強，環(huán)保缺點是:導通電阻略高于銅材質(zhì)，加工難度 大，用于內(nèi)藏式拉桿天線及外露式天線較多.3.陶瓷特點是:在用于高頻信號接收時噪音干擾小，可用于GPS天線制作.4）天線振子支撐骨架材料的選擇：.環(huán)氧玻璃鋼：特點是彈性好，刮撞時不易折斷.天線振子（銅線）可直條式埋伏，也可纏繞 在玻璃鋼桿上.用于頂置式天線較多.PP案丙烯）特點是:韌性好，耐候性強.PA（尼龍）用于天線桿支

11、撐體.可用于各種天線.擋風玻璃:特點是:由于接收天線埋伏在擋風玻璃內(nèi)可避免由于刮撞而損傷天線.5）天線連接線材料及功能的選擇：.連接線的選擇：信號線選用同軸電纜、電源線選擇 RV導線.內(nèi)芯導體與屏蔽網(wǎng)線選用無氧銅絲.內(nèi)芯與屏蔽網(wǎng)之間的介質(zhì)材料一般選用 PE器乙烯）要求絕緣性能好.外護套材料一般選用PVC（聚氯乙烯）電纜料.性能主要指標：特性阻抗、傳輸損耗等.6）天線設計考慮的要點：.信號放大器天線一放大器 一連接線一 收音機的阻抗匹配.放大器安裝的位置，要盡 量避開車內(nèi)干擾源.頂置天線、外露式天線：天線高度、強度、耐候性、防水性、美觀性系統(tǒng)阻抗匹配等 .內(nèi)藏式天線：內(nèi)屏蔽、排水順暢、拉撥力、強

12、度及系統(tǒng)阻抗匹配等 .使用功能:耐低溫存儲性、耐高溫存儲性、濕熱性、溫度變化、防水性、抗太陽輻射性、耐振耐沖擊性、電纜線抗拉強度、接插頭插撥牢固性.電氣功能:增益，駐波比，交叉調(diào)制，特性阻抗瀕率范圍，工作電流等.7）試驗項目及試驗設備：.試驗項目：振動試驗、鹽霧試驗、溫度交變試驗、噴淋試驗、防靜電試驗、耐久性試 驗、耐電壓試驗、循環(huán)空氣存放試驗、電纜線抗拉強度試驗、接插頭插撥力試驗.試驗、檢驗所需主要檢測設備：矢量網(wǎng)絡分析儀、頻譜分析儀、信號發(fā)生器、LCR電橋、電容測試儀、絕緣電阻表、耐壓測試儀、靜電放電發(fā)生器、穩(wěn)壓電源、鹽霧試驗箱、高 低溫試驗箱、振動臺、噴淋試驗箱、數(shù)顯推拉力計 .8）天線

13、及天線放大器的基本結(jié)構(gòu)：.天線的基本結(jié)構(gòu)：天線頭、天線桿、合金底板（帶放大器的天線放大器安裝在基座內(nèi)）防水墊、緊固螺母組件、接插器、天線連接線、線夾、插頭組件.天線信號放大器的基本結(jié)構(gòu)：體 陛料、A3板、不銹鋼板、鋅合金）.電路板及貼片電子元器件、電感線圈、AM、FM輸入線輸入端子、輸出插座及連接線組件（同軸電纜、信號接插器、插頭） 三、汽車天線放大器的基本概念：.為增加天線輸入信號，主要承擔信號的放大阻抗匹配信號衰減（信號場強過于強大時帶 AGC）并將信號轉(zhuǎn)換為收音機相匹配的射頻信號，通過RF電纜傳送至收音機.天線放大器的工作原理：AM信號從放大器的輸入端進入低通濾波器進行造頻 ，選才 52

14、0KHz1620KHz帶寬的廣 播信號后進入AM放大器進行功率放大后從低通濾波器 2輸出.低通濾波器有2個作用:一是濾 波另一個是阻抗匹配.同理,FM信號從放大器的輸入端進入帶通濾波器 1進行選頻87MHz 108MHz帶寬的廣播信號后進入衰減器到 FM放大器進行功率放大，輸出到A點反饋到AGC 控制器，當達到起控電平時，控制衰減器衰減信號防止大信號使 FM放大器進入飽合區(qū)，最后從 帶通濾波2輸出放大的FM信號.帶通濾波器2的作用和低通濾波器2相同.主要指標名詞：（1）天線增益:把天線的輻射向某個方向集中，在這個方向上天線所產(chǎn)生的場強將會增大，也 就是說天線具有增益，通常表示天線的增益采用對數(shù)

15、比值 dB表示.天線增益是用來衡量天線朝一個特定方向收發(fā)信號的能力，它是選擇天線最重要的參數(shù)之一.但它與放大器的增益是不同的.（2）駐波比：天線的電壓駐波比是把天線作為無損耗傳輸線的負載時，在沿傳輸線產(chǎn)生的電壓駐波圖形上，最大值與最小值之比值. Word資料Word資料只有阻抗完全匹配，才能達到最大功率傳輸，這在高頻更重要，發(fā)射機，傳輸電纜，天線阻抗 都關(guān)系到功率傳輸.駐波比就是表示饋線與天線匹配情形不匹配時，發(fā)射機發(fā)射的電波將有一 部分反射回來.在饋線中產(chǎn)生反射波，反射波到達發(fā)射機最終產(chǎn)生熱量消耗掉，接收時，也會因為 不匹配，造成接收效果不良.(3)特性阻抗:把一定頻率的高頻功率信號饋入到天

16、線的輸入端 ，天線就會呈現(xiàn)出一定的電 阻和電抗稱為天線的特性阻抗.若天線系統(tǒng)的特性阻抗與傳輸系統(tǒng)的特性阻抗相同就稱為阻 抗匹配.這時天線系統(tǒng)的輻射電阻和損耗電阻正好吸收了傳輸系統(tǒng)饋送的全部功率.而如果大線系統(tǒng)與傳輸系統(tǒng)的特性阻抗有差異，系統(tǒng)就不匹配，造成電波從天線系統(tǒng)反射回傳輸系統(tǒng)，這 部分反射的電波信號由于來回反射被損耗掉 ，沒有被天線系統(tǒng)輻射出去，無形中使實際饋送到 天線系統(tǒng)的高頻功率信號減少，造成傳輸效率下降.四、天線放大器的測試1)用網(wǎng)絡分析儀對微波網(wǎng)絡的S參數(shù)的測量：在頻率較低時，網(wǎng)絡的特性常用阻抗參數(shù) Z或者導納參數(shù)Y來描述端口特性，這些參數(shù)的 定義是基于電壓電流的概念.因而測量時

17、需要在一定的端口條件下，如開路或短路.測出特定的 電壓或電流來確定各個參數(shù)，但在高頻，這種測量方法不再適用.因為高頻下，電壓或電流很難測 量兩者，將網(wǎng)絡端口人為開路或短路有時是不允許的 .例如:某些有源器件，開路或短路容易引 起振蕩或損壞器件.兩端口網(wǎng)絡都可以用4個S參數(shù)表示其端口特性如圖：S2ia ./ s1|nuT b2j TOC o 1-5 h z bi saS22 a2J1DUT表示被測件.al、a2表示入射波.bi、b2表示出射波.當端口 1加入入射波al時，其中一部分由于端口失配而被反射回來成為該端口出射波的 一部分，大小為S11a1,a1的其余部分經(jīng)網(wǎng)絡傳輸?shù)蕉丝?,成為端口 2

18、的出射波，其大小為S21a10同理，端口 2加入入射波a2時，其中一部分端口失配而被反射回來成為該端口出射波 的一部分大小為S22a2,a2其余部分經(jīng)網(wǎng)絡傳輸至端口 1,成為端口 1的出射波,大小為S12a2, 把端口 1的兩股出射波合在一起用b1表示，端口 2的兩股出射波，合在一起用b2表示。b1=S11a1+S12a2b2=S21a1+S22a2其中S11、S21、S22、S12即表示網(wǎng)絡特性的4個S參數(shù),稱散射參量.S11、S22是反射參數(shù).S21、S12是傳輸參數(shù).反射參數(shù)有駐波比、反射參數(shù)、阻抗、回波損耗，其表達式如下：1+ I S11I1+ I S22I駐波比：SWR=1 ,S11

19、,或 SWR=1 , S22 , 1- I S11 I1- I S22 I反射余數(shù):輸入端:I=S11輸出端：I=S221+S11阻 抗:軸入防:Z=R+jx=Zo Q 1-S11，1+S22軸出量：Z= ZO 1-S22上 人 t1回波損耗:輸入端:RL=20 log | S11 11輸出端：RL=20 log , Q99 ,I S22 I傳輸參數(shù)有增益衰減，傳輸系數(shù)，傳輸相移，時延1增益 G=20 log77S2 1 I，衰減 L=20 log.I S2 1 I傳輸系數(shù)正向T=S21,反向T=S12.傳輸相移E向（|）=arctgS21,反向（|）=arctgS12.-d小 一時延tg=d

20、 （角頻率） 測量先對網(wǎng)絡儀進行校準.頻譜分析儀針對頻域和解調(diào)域的測量.2）放大器工作電流：測試電壓14Vdc I=U（R工作時放大器直流電阻）R3)放大器頻率測試：AM 調(diào)幅廣播:520KHz1620KHzFM調(diào)頻廣播:87MHz108MHz增益(GAIN)=20 log I S21 IAM測試根據(jù)用戶的需要是否加入等效天線和阻抗變換器等效天線50阻抗變換器或并聯(lián)1MQ電阻.EZ121M QFM測試:網(wǎng)絡分析儀4）駐波比:FM 98MH 2MHz時的值1+ I S22ISWR=221端口 .網(wǎng)絡分析儀放大器輸入端要接50 Q匹配電阻.5）電纜線特性阻抗測試：端口網(wǎng)絡分析儀在單端口 S22.S

21、mith圓圖上測試，它能定量反映阻抗特性和反射特性傳輸線特性阻抗3墨終端有載傳輸線的輸入阻抗ZbZin=ZoZL+jZotg 史Zo+jZLtg 出終端短路:ZL=0Z（短路尸jZotg因終端開路:ZL= 8ZoZ（開路尸 jtg出ZoZ（開路）Z（短路尸jZotg因而國 =Zo2Zo= Z短路XZ開路6）電纜線高頻信號衰減把100M長的同軸電纜連接在網(wǎng)絡儀的1端口和2端口用S21或S12都可以進行測試.放幾個標記MarK7）互調(diào)強度:信號發(fā)生器信號發(fā)生器頻譜儀測試頻率：FM:fi f2 =fi+1MHz 兩個基波頻率相差1MHzAM: fi f2 =fi +100KHz電子系統(tǒng)中所使用的許多

22、電路都被認為是線性電路，只表現(xiàn)出輕微的非線性，可用幕級數(shù)來模擬：Uout=Ko+K iVin+QVinKKVin34Vin + 第一個系數(shù) Ko代表系統(tǒng)中的直流偏置，第二個系數(shù) K1是線性電路理論給出的電路增 益.K2以上的其余系數(shù)代表電路的非線性特性.若電路是完全線性的，則除K1之外的所有系數(shù) 都將為零.忽略K3之后的各項.Uout=Ko+K iVin+K2VinKK3Vin3當用雙音頻輸入時：Uin=A1cos it+A2cos 2tUout=Co+C1cos it+C2cosc02t+C3cost wit+ C4cos2t 2t+ C5cos3 et+ C6cos3 2t+ C7cos( et+ st)+ C8cos( et-2t)+ C9cost(2 et+ CD2t)+ C10cost(2 Cl)1- Cl)2t)+ C11cost( et+2 2t)+ C12cost( 31-2 st)式中CoC12是由Ko- K3,A1和A2確定的系數(shù).我們看到除了兩個雙音頻的諧波外，還 有和頻差頻