當(dāng)工作頻率變化時(shí),天線相關(guān)電參數(shù)的變化程度在允許范圍內(nèi)。 此時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率范圍就是頻帶寬度,通常稱為帶寬。 任何天線都有一定的工作帶寬,在這個(gè)頻段之外沒有相應(yīng)的作用。
絕對(duì)帶寬:ABW=fmax - fmin;
相對(duì)帶寬:FBW=(fmax - fmin)/f0×100%,
f0=1/2(fmax + fmin) 為中心頻率,
當(dāng)天線工作在中心頻率時(shí),駐波比最小,效率最高。
因此相對(duì)帶寬的公式通常表示為:
FBW=2(fmax-fmin)/(fmax+fmin)
由于天線帶寬是天線的一項(xiàng)或部分電性能參數(shù)滿足要求的工作頻率范圍,因此可以采用不同的電參數(shù)來衡量頻率帶寬。 例如3dB波瓣寬度對(duì)應(yīng)的頻段寬度(波瓣寬度是指主瓣最大輻射方向兩側(cè)兩點(diǎn)之間的夾角,輻射強(qiáng)度下降3dB,即功率密度降低了一半),駐波比滿足一定要求。 其中,最常用的是用駐波比來衡量的帶寬。
2、工作頻率與天線尺寸的關(guān)系
在同一介質(zhì)中,電磁波的傳播速度是一定的(等于真空中的光速,記為c≈3×108m/s)。 根據(jù)c=λf可知,波長(zhǎng)與頻率成反比,兩者是唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
天線的長(zhǎng)度與波長(zhǎng)成正比,與頻率成反比。 即頻率越高,波長(zhǎng)越短,天線可以做得越短。 當(dāng)然,天線的長(zhǎng)度通常不等于1個(gè)波長(zhǎng),而常常是1/4波長(zhǎng)或1/2波長(zhǎng)(一般采用中心工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng))。
我們?cè)谥暗恼n程中已經(jīng)提到過這一點(diǎn),這里簡(jiǎn)單回顧一下:
“從傳輸線理論可知,當(dāng)導(dǎo)體長(zhǎng)度為1/4波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí),導(dǎo)體在該波長(zhǎng)的頻率下表現(xiàn)出諧振特性。當(dāng)導(dǎo)體長(zhǎng)度為1/4波長(zhǎng)時(shí),有串聯(lián)諧振特性,導(dǎo)體長(zhǎng)度為1/2波長(zhǎng)時(shí)具有并聯(lián)諧振特性,在此諧振狀態(tài)下,天線輻射強(qiáng)烈,發(fā)射和接收轉(zhuǎn)換效率高,盡管振蕩器的輻射超過1/2波長(zhǎng)。輻射會(huì)繼續(xù)加強(qiáng),但多余部分的輻射會(huì)反相,會(huì)產(chǎn)生抵消作用,反而會(huì)損害整體的輻射效果頻率與波長(zhǎng)的關(guān)系,因此,通常天線采用1/4波長(zhǎng)或1/2波長(zhǎng)。其中,1/4波長(zhǎng)天線主要使用地球作為鏡子,而不是半波天線。
1/4波長(zhǎng)天線通過調(diào)整陣列可以達(dá)到理想的駐波比和使用效果,同時(shí)可以節(jié)省安裝空間。 但這種長(zhǎng)度的天線通常增益較低,無法滿足某些高增益?zhèn)鬏攬?chǎng)景的需求。 在這種情況下,通常使用1/2波長(zhǎng)天線。
另外,經(jīng)理論和實(shí)踐證明,5/8波長(zhǎng)陣列(這個(gè)長(zhǎng)度接近1/2波長(zhǎng)但比后者輻射更強(qiáng))或5/8波長(zhǎng)感應(yīng)縮短陣列方法(距離天線頂部的一半波長(zhǎng)距離處有一個(gè)加載線圈)來設(shè)計(jì)或選擇天線,還可以獲得性價(jià)比良好、增益較高的天線。
由上述知識(shí)可以看出頻率與波長(zhǎng)的關(guān)系,當(dāng)我們知道了天線的工作頻率后,就可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。 結(jié)合傳輸線理論、安裝空間條件和傳輸增益要求,我們可以大致知道所需天線的合適長(zhǎng)度。